ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИНФРАКРАСНОГО НАБЛЮДЕНИЯ АНАТОМИЧЕСКИХ СТРУКТУР И СПОСОБ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ ОТ УПОМЯНУТЫХ СТРУКТУР

1. Оборудование для улучшенной визуализации в инфракрасном свете и функционального анализа анатомических структур и тканей, предпочтительно, сосудистых структур, таких как кровеносные сосуды, при этом упомянутое оборудование отличается тем, что содержит, по меньшей мере, два совместно работающих блока:
- блок (1) получения мультимодальных или мультиспектральных изображений для получения изображений из внутренней области тела человека, содержащий устройство сбора изображений, предпочтительно, эндоскопическое устройство получения изображений, содержащее эндоскоп, фетоскоп или лапароскоп (3), причем упомянутое устройство сбора изображений снабжено, по меньшей мере, одним каналом, по которому получают видеоизображения из внутренней области тела человека, и причем с упомянутым, по меньшей мере, одним каналом связаны, по меньшей мере, один источник (4) инфракрасного света и, по меньшей мере, один источник (5) белого света или источник света, содержащий три длины волны синего, зеленого и красного цвета;
- блок (2) обработки изображений, содержащий устройство с интерфейсом для обработки и отображения изображений повышенного качества тела человека, полученных блоком (1) получения изображений, предпочтительно, карты сосудов тела человека, и для определения местоположения в реальном времени устройства сбора изображений, причем упомянутый блок (2) обработки изображений содержит, по меньшей мере, следующие средства обработки сигналов:
нормирующее средство (15) обработки сигналов для нормирования количества света, который освещает анатомические структуры или ткани (7), посредством сравнения в реальном времени интенсивностей видимого света (красного, зеленого и синего) и инфракрасного света в каждой точке изображения, применения фильтра низких частот для обработки изображений и оценки количества падающего инфракрасного света;
сегментирующее средство (16) обработки сигналов для сегментации изображений анатомических структур или тканей, предпочтительно, сосудистых структур, таких как кровеносные сосуды, на основании спектрального анализа в реальном времени инфракрасного и видимого света;
отслеживающее средство (17) обработки сигналов для получения координат отслеживания в реальном времени и локализации анатомических структур или тканей, предпочтительно, сосудистых структур, таких как кровеносные сосуды, в двух последовательных изображениях, сформированных нормирующим (15) средством и сегментирующим (16) средством;
картирующее средство (18) обработки сигналов для формирования карты реального времени анатомических структур или тканей, предпочтительно, сосудистых структур, таких как кровеносные сосуды, из изображений анатомических структур или тканей и посредством использования координат отслеживания, полученных отслеживающим (17) средством;
синтезирующее средство (19) обработки сигналов для объединения изображений в видимом свете, сформированных блоком (1) получения изображений, с информацией, полученной любым из нормирующего средства (15), сегментирующего средства (16), отслеживающего средства (17) и картирующего средства (18).
2. Оборудование по п.1, в котором источники (4, 5) света связаны с видеоканалом эндоскопа посредством оптических элементов (6), выбранных из делителей пучка, зеркал, отражающих инфракрасное излучение и пропускающих видимое излучение, зеркал, отражающих видимое излучение и пропускающих инфракрасное излучение, дихроичных зеркал, поляризаторов, рассеивателей, дифракционных оптических элементов, анализаторов, голографических оптических элементов, фазовых пластин, акустооптических материалов, акустооптических перестраиваемых фильтров (dazzlers), формирователей, полупрозрачных зеркал, дихроичных призменных систем, перестраиваемых оптических фильтров, световодов с многократными разветвлениями, поляризационных делителей пучка или любых других оптических устройств, способных изменять свои режимы пропускания или отражения, в зависимости от длины волны, поляризации или другой оптической характеристики, чтобы делить или объединять путь оптического пучка для регистрации или освещения или как регистрации, так и освещения, включая также упаковку в оптическое волокно, когда путь оптического пучка является путем по оптическому волокну.
3. Оборудование по п.2, отличающееся тем, что один и тот же канал в устройстве сбора изображений, при том что упомянутое устройство является, предпочтительно, эндоскопом, фетоскопом или лапароскопом (3), применяется для регистрации анатомических структур с использованием оптических элементов (6), по желанию, в сочетании с фильтрами (8) и линзами (9), чтобы формировать изображения в, по меньшей мере, одной видеокамере (10), (11), выбранной из камер на ПЗС (приборах с зарядовой связью), КМОП-структурах или на EM-CCD (приборах с зарядовой связью и электронным умножением), и оцифровывать упомянутые изображения для их дальнейшей обработки в блоке (2) обработки изображений.
4. Оборудование по п.3, отличающееся тем, что, дополнительно, для видеокамер (10), (11) обеспечены усилители яркости изображения, в случае, если регистрируемые сигналы являются очень слабыми или сигналы имеют низкое качество.
5. Оборудование по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что по меньшей мере, источник (4) инфракрасного света и, по меньшей мере, один источник (5) белого света связаны с видеокамерами (10), (11), с использованием двух каналов устройства сбора изображений, при этом упомянутое устройство является, предпочтительно, эндоскопом, фетоскопом или лапароскопом (3).
6. Оборудование по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один источник (4) инфракрасного света и, по меньшей мере, один источник (5) белого света или источник света, содержащий три длины волны, синего, зеленого и красного цвета, содержатся в канале, применяемом только для освещения, в сочетании с оптическими элементами (6); при этом оборудование сконфигурировано, таким образом, с каналом, применяемым только для освещения, и каналом, применяемым только для регистрации, причем упомянутое оборудование, по желанию, дополнительно содержит дополнительные оптические элементы, такие как фильтры (8) и линзы (9).
7. Оборудование по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что, в качестве альтернативы, камера (10) на ПЗС, КМОП-структурах или на EM-CCD, установленная на дистальном зонде устройства сбора изображений, притом что упомянутое устройство является предпочтительно эндоскопом, фетоскопом или лапароскопом (3), и связанная с электрическим соединением (22), применяется для последовательной регистрации в разных диапазонах или на разных длинах волн, последовательно излучаемых источниками (4), (5) света, причем, по меньшей мере, один фильтр (8) в камере (10) может быть, по желанию, матрицей цветных фильтров или мозаикой цветных фильтров для разделения, по меньшей мере, одного инфракрасного спектрального диапазона.
8. Оборудование по п.1, в котором блок (1) получения изображений содержит в качестве устройства сбора изображения оптический объектив, пригодный для хирургических операций на коже или открытых хирургических операций.
9. Процедура обработки сигналов изображений анатомических структур и тканей, предпочтительно сосудистых структур, таких как кровеносные сосуды, упомянутые анатомические структуры или ткани освещают, по меньшей мере, одним источником (4) инфракрасного света и, по меньшей мере, одним источником (5) белого света или источником света, содержащим три длины волны, синего, зеленого и красного цвета, и тем, что содержит, по меньшей мере, способы:
нормирования (15), заключающегося в процедуре обработки сигналов для нормирования количества света, который освещает ткань (7), посредством сравнения в реальном времени интенсивностей видимого света (красного, зеленого и синего) и инфракрасного света в каждой точке изображения и применения фильтра низких частот для изображений;
сегментации (16), заключающейся в процедуре обработки сигналов для сегментации изображений анатомических структур или тканей предпочтительно сосудистых структур, таких как кровеносные сосуды, на основании спектрального анализа или мультимодального анализа в реальном времени инфракрасного и видимого света;
отслеживания (17), заключающегося в процедуре обработки сигналов для получения координат отслеживания в реальном времени для отслеживания и локализации анатомических структур или тканей предпочтительно сосудистых структур, таких как кровеносные сосуды, в двух последовательных изображениях, сформированных посредством нормирования (15) и сегментации (16);
картирования (18), заключающегося в процедуре обработки сигналов для формирования карты реального времени анатомических структур или тканей предпочтительно сосудистых структур, таких как кровеносные сосуды, из изображений анатомических структур или тканей и посредством применения координат отслеживания, полученных отслеживанием (17);
синтеза (19), заключающегося в процедуре обработки сигналов для объединения изображений в видимом свете, сформированных блоком (1) получения изображений, с информацией, полученной любым из способов, соответствующих нормированию (15), сегментации (16), отслеживанию (17) и картированию (18);
причем способы реализованы в блоке (2) обработки изображений посредством блоков графической обработки (GPU), программируемых вентильных матриц (FPGA), систем на основе центральных процессоров (CPU) или любого другого аппаратного обеспечения, выполняющего в реальном времени обработку путем локальных, распределенных или параллельных вычислений.
10. Блок (2) обработки изображений, содержащий устройство с интерфейсом для обработки и отображения изображений повышенного качества анатомических структур и тканей предпочтительно сосудистых структур, таких как кровеносные сосуды, освещаемых, по меньшей мере, одним источником (4) инфракрасного света и, по меньшей мере, одним источником (5) белого света или источником света, содержащим три длины волны, синего, зеленого и красного цвета, при этом упомянутый блок (2) обработки изображений содержит, по меньшей мере, следующие средства обработки сигналов:
нормирующее средство (15) обработки сигналов для нормирования количества света, который освещает анатомические структуры или ткани (7), посредством сравнения в реальном времени интенсивностей видимого света (красного, зеленого и синего) и инфракрасного света в каждой точке изображения, применения фильтра низких частот для обработки изображений и оценки количества падающего инфракрасного света;
сегментирующее средство (16) обработки сигналов для сегментации изображений анатомических структур или тканей предпочтительно сосудистых структур, таких как кровеносные сосуды, на основании спектрального анализа в реальном времени инфракрасного и видимого света;
отслеживающее средство (17) обработки сигналов для получения координат отслеживания в реальном времени и локализации анатомических структур или тканей предпочтительно сосудистых структур, таких как кровеносные сосуды, в двух последовательных изображениях, сформированных нормирующим средством (15) и сегментирующим средством (16);
картирующее средство (18) обработки сигналов для формирования карты реального времени анатомических структур или тканей предпочтительно сосудистых структур, таких как кровеносные сосуды, из изображений анатомических структур или тканей и посредством использования координат отслеживания, полученных отслеживающим средством (17);
синтезирующее средство (19) обработки сигналов для объединения изображений в видимом свете, сформированных блоком (1) получения изображений, с информацией, полученной любым из нормирующего средства (15), сегментирующего средства (16), отслеживающего средства (17) и картирующего средства (18).