Medizinische Bildgebungsvorrichtung sowie Verfahren zum

Kalibrieren einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung

[01] Die Erfindung betrifft eine medizinische

Bildgebungsvorrichtung, insbesondere ein Laparoskop, ein

Endoskop und/oder ein Exoskop, mit einer Lichtquelle zum

Beleuchten eines Betrachtungsbereiches, einer Optik mit einem optischen Weg zum Aufnehmen eines

Betrachtungsbereiches und zum Abbilden einer ersten

Bildinformation des Betrachtungsbereiches auf einer

Bildaufnahmeeinrichtung mit einer Sensitivitätsverteilung, sodass die erste Bildinformation von der

Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommen ist, und zum Abbilden einer zweiten Bildinformation des Betrachtungsbereiches auf der Bildaufnahmeeinrichtung, sodass die zweite

Bildinformation von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommen ist, und eine Einstelleinrichtung zum Einstellen von

Bildparametern der Bildaufnahmeeinrichtung. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Kalibrieren einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung gemäß der vorig beschriebenen Art.

[02] Bei bekannten Bildgebungsvorrichtungen, insbesondere bei medizinischen Bildgebungsvorrichtungen, erfolgt ein

Kalibrieren beispielsweise eines Bildsensors, welcher als

Bildaufnahmeeinrichtung wirkt, im Rahmen einer

Werkseinstellung oder einer Voreinstellung. Dabei ist, insbesondere wenn die Bildaufnahmeeinrichtung unterschiedliche Sensorfelder oder auch unterschiedliche Sensorbereiche aufweist, häufig keine dem Zweck angemessene

Kalibrierung durchführbar.

[03] In diesem Zusammenhang sind beispielsweise auch medizinische Bildgebungsvorrichtungen mit sogenannter hyperspektraler Bildgebung bekannt, wobei mittels einer hyperspektralen Bildgebung beispielsweise ein zeilenweises

Abtasten eines Betrachtungsbereiches erfolgt und entsprechende Spektralinformationen aus diesem

Betrachtungsbereich ausgelesen werden können. Solche medizinischen Bildgebungsvorrichtungen, beispielsweise

Endoskope, mit einer hyperspektralen Bildgebung müssen werksseitig kalibriert werden, wodurch sich, je nach

Belichtungszustand des Betrachtungsbereiches, unterschiedliche Probleme, beispielsweise in Zusammenhang mit einem Signal-zu-Rausch-Verhältnis, ergeben. So kann beispielsweise ein entsprechend im Vergleich zu einem

Nutzsignal, beispielsweise abhängig von der jeweiligen

Belichtung, sehr starkes Rauschen auftreten und somit das

Nutzsignal verfälscht werden.

[04] Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.

[05] Gelöst wird die Aufgabe durch eine medizinische

Bildgebungsvorrichtung, insbesondere ein Laparoskop, ein

Endoskop und/oder ein Exoskop, mit einer Lichtquelle zum

Beleuchten eines Betrachtungsbereiches, einer Optik mit einem optischen Weg zum Aufnehmen des Betrachtungsbereiches und zum Abbilden einer ersten Bildinformation des

Betrachtungsbereiches auf einer Bildaufnahmeeinrichtung mit einer Sensitivitätsverteilung, sodass die erste

Bildinformation von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommen ist und zum Abbilden einer zweiten Bildinformation des

Betrachtungsbereiches auf der Bildaufnahmeeinrichtung, sodass die zweite Bildinformation von der

Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommen ist, und einer

Einstelleinrichtung zum Einstellen von Bildparametern der

Bildaufnahmeeinrichtung, wobei der Einstelleinrichtung eine

Steuereinheit zugeordnet ist, wobei die erste

Bildinformation von der Steuereinheit aufnehmbar ist und die Steuereinheit die Einstelleinrichtung in Abhängigkeit von der ersten Bildinformation zum Anpassen der Sensitivitätsverteilung mit einer Kalibrierkorrelation zwischen der ersten Bildinformation und der zweiten

Bildinformation steuert, sodass mittels der

Einstelleinrichtung eine von der ersten Bildinformation abhängige Kalibration der zweiten Bildinformation für die

Bildaufnahmeeinrichtung vorliegt.

[06] Somit kann die erste Bildinformation beispielswese als

Referenz genutzt werden, sodass in Abhängigkeit von der ersten Bildinformation ein Anpassen der Sensitivitätsverteilung der Bildaufnahmeeinrichtung derart erfolgt, dass die zweite Bildinformation mit einer so angepassten Sensitivitätsverteilung beispielsweise ausgelesen und weiter verwertet wird. Folglich liegt eine von der ersten Bildinformation abhängige Kalibration der zweiten Bildinformation für die Bildaufnahmeeinrichtung vor, und damit ist beispielsweise die zweite

Bildinformation derart aufnehmbar, dass ein Intensitätsbereich der Bildaufnahmeeinrichtung, in welchem eine besonders rauscharme Aufnahme von Bildinformationen ermöglicht ist, bestmöglich ausgenutzt wird oder auch ein entsprechendes Überschreiten einer entsprechenden

Aufnahmefähigkeit der Bildaufnahmeeinrichtung wirksam verhindert wird.

[07] Folgende Begriffe seien in diesem Zusammenhang erläutert:

[08] Eine „medizinische BiIdgebungsvorrichtung" kann jede technische und/oder elektronische Einrichtung sein, welche geeignet ist, ein Bild eines Betrachtungsbereiches in einem medizinischen Umfeld aufzunehmen, weiterzuverarbeiten und/oder weiterzuleiten und beispielsweise auf einem

Bildschirm anzuzeigen . Beispielsweise ist eine solche medizinische Bildgebungsvorrichtung ein Endoskop, ein Dual-

Endoskop, ein Stereo-Endoskop, ein Exoskop oder ein Stereo

Exoskop. Ein solches „Endoskop" ist dabei eine zumeist schmale und länglich ausgebildete Bildgebungsvorrichtung, welche geeignet ist, diese in einen Hohlraum oder durch eine zumeist kleine Öffnung einzuführen und innerhalb des

Hohlraums und/oder des hinter der kleinen Öffnung liegenden

Bereiches ein Bild von einem Betrachtungsbereich, im Falle eines „Stereo-Endoskopes" mittels zweier Kameras oder zweier

Bildsensoren, aufzunehmen . Ein „Exoskop" ist eine vergleichbare Einrichtung, welche beispielsweise bei medizinischen Eingriffen von außen zur Bildgebung eingesetzt wird, also bei einem sogenannten offenen chirurgischen

Eingriff. Die „Stereo"-Eigenschaft des jeweiligen Endoskops oder Exoskops beschreibt dabei die Fähigkeit, mittels zweier optischer Wege und/oder zweier Optiken ein stereoskopisches

Bild des Betrachtungsbereiches aufzunehmen. Ein entsprechendes Dual-Endoskop oder Dual-Exoskop ist in der

Lage, zwei separate Bilder aufzunehmen, ohne dass beispielsweise eine stereoskopische Rekonstruktion erfolgt.

In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass ein jeweiliges „Endoskop" im eigentlichen Sinne wie vorig beschrieben auch innerhalb eines Endoskop-Sy stems mit weiteren Einrichtungen, beispielsweise einer Kabelführung, weiterer Sensoren und/oder einem Anzeigegerät zum Anzeigen einer Bildinformation auf einem externen Monitor eingebunden sein kann . Weiterhin werden „Endoskop" und „Endoskop

Systeme" häufig unscharf getrennt und vorliegend synonym verwendet.

[09] Ein „Laparoskop" ist dabei insbesondere eine medizinische Bildgebungsvorrichtung, welche der sogenannten

Laparoskopie, also einer Untersuchung des Bauchraums, insbesondere der Bauchhöhle, dient. Es handelt sich dabei um eine Art eines Endoskopes, wobei ein insbesondere steifer Schaft des Laparoskops durch eine „Trokar" genannte

Führungshilfe in eine Bauchhöhle eingebracht werden kann.

Ein solches Laparoskop umfasst beispielsweise an einem in die Bauchhöhle eingeführten Ende eine kleine Kamera, welche auch als Endoskop bezeichnet werden kann. Weiterhin umfasst ein Laparoskop auch optische Linsensysteme, also eine

Optik, welche beispielsweise der Vergrößerung dient.

Grundsätzlich ist die optische Wirkungsweise eines solchen

Laparoskopes dabei vergleichbar mit der optischen

Wirkungsweise eines Endoskopes oder auch eines Exoskopes. [10] Eine „Lichtquelle" ist beispielsweise eine LED, eine

Glühlampe oder eine andere, lichtemittierende Einrichtung.

Weiterhin kann eine solche Lichtquelle auch dadurch realisiert sein, dass ein mittels einer LED oder einer anderen lichterzeugenden Einrichtung erzeugtes Licht mittels beispielsweise eines Lichtleiters, also beispielsweise einer Glasfaser oder eines Glasfaserbündels, an einen entsprechenden Ort am Betrachtungsbereich gelenkt oder geleitet wird. Eine solche Lichtquelle dient dabei dem

Beleuchten des Betrachtungsbereiches mit Licht entsprechender Lichtspektren.

[11] Ein „Betrachtungsbereich" beschreibt den Bereich, das

Volumen oder das Areal, welcher oder welches mittels der medizinischen Bildgebungsvorrichtung betrachtet und von welcher oder welchem ein entsprechendes Bild erzeugt werden soll. Ein solcher Betrachtungsbereich ist dabei beispielsweise ein Organ, ein Knochen, ein Teilbereich eines menschlichen oder tierischen Körpers oder ein weiterer Bereich von Interesse für eine entsprechende

Betrachtung.

[12] Ein „Beleuchten" des Betrachtungsbereiches beschreibt dabei das Einbringen von Licht in den Betrachtungsbereich, also beispielsweise das Einstrahlen von Licht unterschiedlicher Wellenlängenbereiche in den

Betrachtungsbereich .

[13] Eine „Optik" beschreibt die Gesamtheit aller Bauteile, welche Licht und/oder eine Bildinformation oder ein Bild entlang des optischen Weges lenken. Beispielsweise umfasst eine solche Optik dabei Linsen, Abdeckscheiben,

Schutzscheiben oder auch Filter.

[14] Ein „optischer Weg" ist insbesondere der Weg, welchen

Licht eines entsprechenden Bildes oder einer entsprechenden

Bildinformation vom Betrachtungsbereich über eine jeweilige

Optik hin zu beispielsweise der Bildaufnahmeeinrichtung oder zu einem jeweiligen Bildsensor durchläuft. Ein solcher optischer Weg ist dabei beispielsweise mittels einer optischen Achse oder als geometrischer Verlauf definiert.

[15] Ein „Aufnehmen des Betrachtungsbereiches" beschreibt das Führen, Leiten und/oder Lenken einer Bildinformation oder auch Lichtinformation des Betrachtungsbereiches, beispielsweise eines Bildes des Betrachtungsbereiches über den optischen Weg der Optik, sodass ein Abbilden einer entsprechenden Bildinformation ermöglicht ist.

[16] Ein „Abbilden" einer entsprechenden Bildinformation beschreibt ein Erzeugen eines Bildpunktes von einem

Gegenstandpunkt durch Vereinigung und/oder Lenkung von

Licht, das vom Gegenstandspunkt ausgeht, wobei dieser

Vorgang des Abbildens für unterschiedliche, also mehrere

Bildpunkte durchgeführt wird. Ein solches Abbilden erfolgt dabei durch eine Optik.

[17] Eine „Bildinformation" des Betrachtungsbereiches ist dabei eine entsprechende optisch und/oder elektronisch aufbereitete Information, welche aus dem Abbilden des

Betrachtungsbereiches entsteht und welche beispielsweise in einer elektronischen Einrichtung weiterverarbeitet werden kann. Beispielsweise handelt es sich dabei um ein Datenformat, welches ein Abbild des Betrachtungsbereiches darstellt. Vor dem Abbilden des Betrachtungsbereiches auf einer Bildaufnahmeeinrichtung umfasst diese Bildinformation auch die optischen Eigenschaften, also beispielsweise das

Licht, welches auf der Bildaufnahmeeinrichtung abgebildet wird. Der Übergang von einer physikalischen

Bildinformation, also der Eigenschaften des Lichtes, hin zu einer beispielsweise digitalen Bildinformation, ist dabei fließend.

[18] Eine „Bildaufnahmeeinrichtung" ist beispielsweise ein elektronischer Chip oder eine andere gleichartige

Einrichtung, mittels derer entlang des optischen Weges und der jeweiligen Optik verlaufendes Licht und/oder eine entsprechende Bildinformation aufgezeichnet und beispielsweise in elektronische Signale umgewandelt werden kann. Beispielsweise weist eine solche

Bildaufnahmeeinrichtung Bestandteile eines CCD-Chips oder ein vergleichbares elektronisches Bauteil auf, wobei die

Bildaufnahmeeinrichtung beispielsweise unterschiedliche

Bereiche, unterschiedliche Abschnitte oder unterschiedliche

Bauteile aufweisen kann, welche unterschiedliche

Bildinformationen aufnehmen können.

[19] Eine „Sensitivitätsverteilung" beschreibt entsprechend einer Ausdehnung der Bildaufnahmeeinrichtung, insbesondere in unterschiedlichen Achsen, variierende Sensitivität der

Bildaufnahmeeinrichtung gegenüber einfallendem Licht, sodass beispielsweise Randbereiche der

Bildaufnahmeeinrichtung weniger Sensitiv sind als ein

Mittenbereich oder eine andere Sensitivitätsverteilung vorliegt, welche einen Einfluss auf die jeweilige

Bildinformation und/oder auf die Intensität und/oder

Qualität der Bildinformation hat.

[20] Eine „Einstelleinrichtung" kann eine optische, eine elektronische und/oder eine mechanische Einrichtung sein, welche dazu geeignet ist, Bildparameter der

Bildaufnahmeeinrichtung einzustellen und damit ein

Aufnahmeverhalten der Bildaufnahmeeinrichtung, beispielsweise im Bezug zur Sensitivitätsverteilung, zu verändern und/oder zu beeinflussen. Eine solche

Einstelleinrichtung kann dabei beispielsweise eine

Blendeneinstellung, eine Belichtungseinstellung oder eine

Einstellung für eine bestimmte Art des Lenkens und/oder

Leitens von Licht ermöglichen.

[21] Dabei stellt ein „Bildparameter" eine Eigenschaft einer entsprechenden Bildinformation, insbesondere einer durch die Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommenen

Bildinformation, dar, welche beeinflusst werden kann. Ein solcher Bildparameter kann dabei insbesondere auch pixelweise, also für je einige Bildpunkte oder für jeden

Bildpunkt der Bildaufnahmeeinrichtung, festgelegt oder veränderbar sein. Insbesondere ist ein solcher

Bildparameter eine Belichtungseinstellung, eine

Belichtungszeit und/oder eine Ausrichtung der

Bildaufnahmeeinrichtung gegenüber beispielsweise dem

Betrachtungsbereich und/oder gegenüber beispielsweise der

Optik. [22] Dabei dient eine „Steuereinheit", welche beispielsweise ein Computer, ein Mikroprozessor oder eine anders geartete, beispielsweise auch mechanisch ausgeführte, Einrichtung ist, mittels derer ein Einwirken auf die Einstelleinrichtung derart möglich ist, dazu, dass ein gewünschter Effekt an der Einstelleinrichtung erzielt wird. Beispielsweise kann eine solche Steuereinheit ein

Computer sein, welcher entsprechende Signale aufnimmt, gemäß einem hinterlegten Algorithmus verarbeitet und daraufhin eine gezielte Einflussnahme auf die

Einstelleinrichtung vernimmt, sodass mittels der

Einstelleinrichtung anhand der Steuereinheit entsprechende

Einstellungen vorgenommen werden.

[23] Dabei steuert die Steuereinheit die

Einstelleinrichtung in Abhängigkeit von der ersten

Bildinformation derart, dass die erste Bildinformation aufgenommen und beispielsweise ausgewertet wird, sodass dann ein Anpassen der Sensitivitätsverteilung mit einer

Kalibrierkorrelation zwischen der ersten Bildinformation und der zweiten Bildinformation ermöglicht ist. So wird beispielsweise die Sensitivitätsverteilung mit einer

Kalibrierkorrelation verrechnet oder überlagert, sodass die Sensitivitätsverteilung anhand der Kalibrierkorrelation angepasst ist und damit beispielsweise die

Bildaufnahmeeinrichtung derart angepasst ist, dass ein

Signal-zu-Rausch-Verhältnis vorteilhaft erreicht wird und/oder eine entsprechende Belichtung optimiert wird.

[24] Eine „Kalibration" beschreibt dabei den Vorgang, bei welchem die Sensitivitätsverteilung mit der Kalibrierkorrelation beispielsweise überlagert wird und damit eine kalibrierte Sensitivitätsverteilung vorliegt.

Die Kalibration ist dabei der Vorgang, der eine Abweichung gegenüber einem Ideal feststellt und in einem zweiten

Schritt hin zu einem sogenannten „Normal" korrigiert, wobei entsprechende Abweichungen im Idealfall vollständig oder zumindest zu einem Großteil durch die Kalibration behoben werden.

[25] Um die erfindungsgemäße medizinische

Bildgebungsvorrichtung möglichst einfach und mit wenigen

Baugruppen aufbauen zu können, ist die Einstelleinrichtung mittels einer Schalteinrichtung in den optischen Weg einbringbar, sodass die erste Bildinformation von der

Steuereinheit in einem ersten Schaltzustand der

Schalteinrichtung, in der die Einstelleinrichtung nicht in den optischen Weg eingebracht ist, aufnehmbar ist und die

Steuereinheit in einem zweiten Schaltzustand der

Schalteinrichtung die Einstelleinrichtung in Abhängigkeit von der ersten Bildinformation zum Anpassen der Sensitivitätsverteilung mit einer Kalibrierkorrelation zwischen der ersten Bildinformation und der zweiten

Bildinformation steuert, wobei die Bildaufnahmeeinrichtung insbesondere einen ersten Bildsensor zum Aufnehmen der ersten Bildinformation und der zweiten Bildinformation aufweist.

[26] Somit kann ein erster Bildsensor, welcher alleinig verwendet wird, derart mittels der Schalteinrichtung beschältet werden, dass die erfindungsgemäße Funktion mit nur einem ersten Bildsensor erfüllt wird. [27] Eine „Schalteinrichtung" ist dabei beispielsweise eine

Einrichtung zum optischen oder auch mechanischen Schalten entsprechender Schaltzustände, wobei bei einem optischen

Schalten beispielsweise mittels entsprechender Spiegel,

Linsen oder anderer optischer Bauteile insbesondere ein

Umlenken des optischen Weges um die Einstelleinrichtung herum erfolgt, sodass in einem ersten Schaltzustand der optische Weg um die Einstelleinrichtung herum verläuft und in einem zweiten Schaltzustand der optische Weg derart verläuft, dass die Einstelleinrichtung im Eingriff mit dem optischen Weg ist. Alternativ kann die Einstelleinrichtung auch in den optischen Weg eingeschwenkt oder anderweitig eingebracht werden, sodass im ersten Schaltzustand die

Einstelleinrichtung nicht mechanisch im Verlauf des optischen Weges eingebracht ist und im zweiten Schaltzustand im direkten optischen Weg eingebracht ist.

[28] Alternativ oder ergänzend dazu weist der optische Weg einen ersten optischen Teilweg zum Abbilden der ersten

Bildinformation auf der Bildaufnahmeeinrichtung und einen zweiten optischen Teilweg zum Abbilden der zweiten

Bildinformation auf der Bildaufnahmeeinrichtung auf, wobei die erste Bildinformation von der Steuereinheit im ersten optischen Teilweg aufnehmbar ist und die Steuereinheit die

Einstelleinrichtung im zweiten optischen Teilweg in

Abhängigkeit von der ersten Bildinformation zum Anpassen der Sensitivitätsverteilung mit einer Kalibrierkorrelation zwischen der ersten Bildinformation und der zweiten

Bildinformation steuert, wobei die Bildaufnahmeeinrichtung insbesondere einen dem ersten optischen Teilweg zugeordneten ersten Bildsensor mit einer ersten Sensitivitätsverteilung zum Aufnehmen der ersten

Bildinformation und einen dem zweiten optischen Teilweg zugeordneten zweiten Bildsensor mit einer zweiten Sensitivitätsverteilung zum Aufnehmen der zweiten

Bildinformation aufweist.

[29] Somit kann insbesondere gleichzeitig mittels des ersten Bildsensors und des zweiten Bildsensors eine jeweilige Bildinformation aufgenommen werden, sodass insbesondere auch die Kalibrierkorrelation in Echtzeit gebildet und/oder angewandt wird, sodass bestenfalls eine gleichzeitige Aufnahme der ersten Bildinformation und der zweiten Bildinformation mit einer Kalibration der zweiten

Bildinformation erfolgen kann.

[30] Ein „optischer Teilweg" ist dabei ein entsprechender

Abschnitt und/oder ein entsprechender parallel oder separat von einem anderen Teilweg verlaufender optischer Weg, sodass der optische Weg insbesondere in mehrere optische

Teilwege aufgeteilt ist und entsprechende Bildinformationen entlang eines jeweiligen optischen Teilweges geleitet und daher getrennt voneinander insbesondere auf unterschiedlichen Bildsensoren abgebildet werden können.

[31] „Echtzeit" beschreibt dabei eine Durchführung von technischen oder auch elektronischen Vorgängen derart, dass eine zuverlässige Verarbeitung, Anzeige und/oder

Darstellung der Vorgänge innerhalb einer festgelegten Zeit erfolgt. Im engeren Sinne wird der Begriff „Echtzeit" auch derart verwendet, dass beispielsweise für einen Bediener der Eindruck der Gleichzeitigkeit von Ereignissen, also beispielsweise das Empfinden einer „Echtzeit "-Darstellung, entsteht gemäß dem realen Zeiteindruck des Bedieners. So erfolgt beispielsweise eine Darstellung parallel mit einer

Framerate von mehr als 24 Frames je Sekunde oder auch einer höheren Framerate, sodass ein Bediener nicht mehr zwischen einzelnen Frames unterscheiden kann.

[32] Um beispielsweise eine werksseitige Kalibration oder auch eine Kalibration vor einem jeweiligen Einsatz der jeweiligen medizinischen Bildgebungsvorrichtung zuverlässig vornehmen zu können, ist die Kalibrierkorrelation anhand einer Referenzbildinformation, insbesondere anhand unterschiedlicher Referenzbildinformationen mit insbesondere jeweiligen Belichtungseinstellungen, gebildet.

[33] Eine solche „Referenzbildinformation" ist dabei beispielsweise eine Bildtafel einer bestimmten, gleichmäßigen Färbung, wie beispielsweise eine Weiß-Tafel oder eine Grau-Tafel, anhand derer mit einer bekannten

Farbverteilung, insbesondere einer bekannten gleichmäßigen

Farbverteilung, beispielsweise eine Belichtung oder eine andere Information bezüglich der Kalibrierkorrelation zuverlässig erkannt und daraus die Kalibrierkorrelation gebildet werden kann.

[34] Eine „Belichtungseinstellung" ist eine bestimmte

Einstellung, mittels derer eine entsprechende

Lichtempfindlichkeit der Bildaufnahmeeinrichtung, insbesondere eines Bildsensors, berücksichtigt und angepasst wird. [35] In diesem Zusammenhang kann ein „Bildsensor" beispielsweise ein elektronischer Chip oder eine andere gleichartige Einrichtung, mittels derer entlang des optischen Weges und der jeweiligen Optik verlaufendes Licht und/oder ein entsprechendes Bild aufgezeichnet und in elektronische Signale umgewandelt werden kann, sein.

Beispielsweise ist ein solcher Bildsensor ein CCD-Chip oder ein vergleichbares elektronisches Bauteil.

[36] In einer Ausführungsform ist die Kalibrierkorrelation anhand eines Weißabgleiches und/oder anhand eines

Schwarzabgleiches oder anhand mehrerer Weißabgleiche und/oder anhand mehrerer Schwarzabgleiche, insbesondere in

Abhängigkeit von einer Belichtungseinstellung oder abhängig von mehreren Belichtungseinstellungen des zweiten

Bildsensors, gebildet.

[37] Damit kann, beispielsweise auch im Zusammenhang mit einer entsprechenden Referenzbildinformation, ein zuverlässiger und nachvollziehbarer und damit reproduzierbarer Abgleich und ein solches Bilden der

Kalibrierkorrelation sichergestellt werden.

[38] Ein „Weißabgleich" dient dazu, eine entsprechende

Bildinformation, beispielsweise einer photographischen

Information, derart anzupassen, dass Effekte durch beispielsweise unterschiedliche Lichtwellenlängen der

Lichtquelle an einem Aufnahmeort, beispielsweise am

Betrachtungsbereich, berücksichtigt werden und damit eine beispielsweise Verfärbung einer entsprechenden

Bildinformation verhindert oder bestmöglich kompensiert wird. In diesem Zusammenhang wird auch von einer Anpassung der Farbtemperatur gesprochen. Demgegenüber erfolgt bei einem „Schwarzabgleich" eine Einstellung derart, dass sichergestellt ist, dass schwarze Bildteile oder schwarze

Bestandteile der Bildinformation insbesondere von einer elektronischen Kamera, wie beispielsweise einem elektronischen Bildsensor, auch schwarz wiedergegeben werden und keine Farbverfälschung aufweisen. Dabei wird beispielsweise eine Blende komplett geschlossen, sodass kein Licht mehr auf einen entsprechenden Bildsensor fällt.

Entsprechende Einzelsignale von beispielsweise Farbkanälen eines Bildsensors werden dann so abgeglichen, dass ein entsprechendes Bildsignal ausgegeben wird.

[39] Um auch präventiv eine entsprechende

Kalibrierkorrelation für die Benutzung der medizinischen

Bildgebungsvorrichtung vorhalten zu können, liegt die

Kalibrierkorrelation für unterschiedliche

Beleuchtungsintensitäten, insbesondere unterschiedliche

Beleuchtungsintensitäten der Lichtquelle, vor.

[40] Somit kann beispielsweise für fest eingestellte

Beleuchtungsarten, beispielsweise entsprechende

Beleuchtungsintensitäten der Lichtquelle eine entsprechende

Kalibrierkorrelation, beispielsweise im Rahmen einer

Werkseinstellung für die medizinische

Bildgebungsvorrichtung abgelegt werden, sodass beispielsweise bei einem Einstellen der Lichtquelle oder

Umschalten der Lichtquelle auf eine andersfarbige

Beleuchtungsart oder eine unterschiedliche

Beleuchtungsstärke die jeweilige Kalibrierkorrelation zumindest grundsätzlich schon abrufbar ist. Darüber hinaus kann dann auch durch ein entsprechendes Auswerten der ersten Bildinformation eine weiterführende

Kalibrierkorrelation, also beispielweise für eine

Nachjustierung der Werkseinstellung, ermittelt werden.

[41] In einer weiteren Ausführungsform weist die

Einstelleinrichtung einen Frame-Manipulator auf, wobei mittels des Frame-Manipulators eine Framerate der

Bildaufnahmeeinrichtung, insbesondere des zweiten

Bildsensors, und/oder eine Frameanzahl der

Bildaufnahmeeinrichtung, insbesondere des zweiten

Bildsensors, einstellbar ist und/oder ein

Belichtungsmanipulator aufweist, wobei mittels des

Belichtungsmanipulators eine Belichtungsintensität und/oder eine Belichtungsdauer der Bildaufnahmeeinrichtung, insbesondere des zweiten Bildsensors, einstellbar ist.

[42] Mittels eines solchen Frame-Manipulators kann dabei beispielsweise mittels eines Anpassens der Framerate der

Bildaufnahmeeinrichtung, insbesondere des zweiten

Bildsensors, eine angepasste und möglichst schnelle

Aufnahme entsprechender Bildinformationen erfolgen, indem nämlich beispielsweise die Framerate erhöht wird, wenn aus der ersten Bildinformation ausgelesen werden kann, dass die

Belichtungsintensität des zweiten Bildsensors ausreicht und damit die Framerate entsprechend erhöht werden kann, ohne

Qualitätseinbußen der zweiten Bildinformation in Kauf nehmen zu müssen. [43] Demgegenüber oder auch ergänzend kann eine entsprechende Framezahl der Bildaufnahmeeinrichtung, insbesondere des zweiten Bildsensors, an eine entsprechende

Kalibrierkorrelation oder eine entsprechende Information des ersten Bildsensors oder der ersten Bildinformation angepasst werden, sodass eine Belichtungsintensität und/oder eine Belichtungsdauer der Bildaufnahmeeinrichtung, insbesondere des zweiten Bildsensors anhand dieser Daten eingestellt werden kann, um beispielsweise eine

Aufnahmegeschwindigkeit, eine Vermeidung von Bewegungs

Artefakten oder andere Effekte zu optimieren.

[44] Um die medizinische Bildgebungsvorrichtung insbesondere auch zum Ermitteln von physiologischen

Parametern des Betrachtungsbereiches nutzen zu können, weist die Bildaufnahmeeinrichtung einen Spektralsensor, insbesondere einen Hyperspektralsensor mit einem zeilenweisen Abtasten von Bildinformationen des

Betrachtungsbereiches, auf, wobei der Hyperspektralsensor insbesondere eine Schlitzblende und/oder eine Gitterblende zum insbesondere variablen Unterbrechen und/oder Lenken der jeweiligen Bildinformationen, aufweist.

[45] „Physiologische Parameter" des Betrachtungsbereiches sind vorliegend beispielsweise eine

Sauerstoffkonzentration, entsprechende Fettanteile,

Durchblutungswerte, eine Hämoglobinkonzentration oder auch ein Wasseranteil in beispielsweise einem betrachteten Organ und/oder dem betrachteten Gewebe des jeweiligen Organs im

Betrachtungsbereich. Solche physiologischen Parameter sind beispielsweise mittels entsprechender Lichtspektren ermittelbar, indem ein Absorptionsgrad für eine Wellenlänge oder einen entsprechenden Wellenlängenbereich oder auch mehrere Absorptionsgrade für mehrere Wellenlängenbereiche eines Lichtspektrums analysiert und daraus auf einen entsprechenden physiologischen Parameter zurückgeschlossen wird. So ist beispielsweise eine bestimmte

Absorptionswellenlänge odermehrere Absorptionswellenlängen oder auch bestimmte Absorptionswellenlängenbereiche einer

Hämoglobinkonzentration zugeordnet, eine andere

Absorptionswellenlänge oder mehrere derartige

Absorptionswellenlängen oder auch

Absorptionswellenlängenbereiche einem Wassergehalt oder eine dritte Absorptionswellenlänge oder mehrere

Absorptionswellenlängen oder

Absorptionswellenlängenbereiche einem Sauerstoffgehalt im

Blut. Dabei können entsprechende Wellenlängenbereiche für das Ermitteln unterschiedlicher physiologische Parameter gleich, überlappend oder unterschiedlich sein oder in verschiedenen Kombinationen verwendet werden.

[46] Ein „Spektralsensor" ist ein Sensor, beispielsweise ein Bildsensor oder ein anderer lichtempfindlicher Sensor, welcher in der Lage ist, Spektralinformationen beispielsweise einer Bildinformation aufzunehmen und damit eine Information über beispielsweise eine

Spektralverteilung im Betrachtungsbereich auszugeben, sodass beispielsweise anhand der Spektralverteilung physiologische Parameter bestimmt werden können.

[47] In diesem Zusammenhang weist ein „Hyperspektralsensor" beispielsweise eine Spektrometereinheit auf, die durch einen sogenannten Beobachtungsspalt und durch ein Prisma oder ein optisches Gitter einfallendes Licht wellenlängenabhängig aufspaltet. Entsprechend aufgespaltenes Licht wird dann einem Bildsensor des

Hyperspektralsensors zugeleitet und von diesem detektiert.

Einzelne Aufnahmen eines Hyperspektralsensors liefert damit für eine sogenannte Bildzeile eines Objektes, also beispielsweise eine Bildzeile aus dem Betrachtungsbereich, spektrale Informationen. Durch ein Bewegen beispielsweise des Beobachtungsspaltes kann dann ein Objekt, beispielsweise ein Objekt im Betrachtungsbereich, vollständig zeilenweise überstrichen werden, sodass über eine Gesamtfläche aus dem Betrachtungsbereich ein sogenannter hyperspektraler Datencube entsteht, also eine mehrdimensionale Information, welche für beispielsweise jedes Pixel, also jeden Bildpunkt, im Bild ein optisches

Spektrum, also beispielsweise eine Verteilung von

Lichtwellenlängen, liefert. Somit kann beispielsweise eine

Verteilung von Lichtwellenlängen im Bereich von 500 nm bis

1.000 nm über eine vollständige Fläche des

Betrachtungsbereiches zuverlässig für jeden Bildpunkt einzeln ermittelt werden. Aus einem solchen hyperspektralen

Datencube können dann beispielsweise physiologische

Gewebeparameter abgeleitet und/oder berechnet werden.

[48] Eine „Schlitzblende" ist dabei beispielsweise das mechanische Mittel, mittels dem ein solcher

Beobachtungsspalt erzeugt wird. Beispielsweise handelt es sich dabei um ein Metallblech mit einem entsprechenden

Schlitz. Eine „Gitterblende" ist dabei beispielsweise eine entsprechende Abfolge von Schlitzen in Form von jeweils ähnlich oder gleich ausgestalteten Schlitzen in einer

Blende. Damit kann dann jeweils eine Bildinformation beispielsweise variabel unterbrochen oder auch gelenkt oder gebeugt werden.

[49] Um die medizinische Bildgebungsvorrichtung konstruktiv einfach zu gestalten, weist die Einstelleinrichtung einen

Motor, insbesondere einen Verstellmotor, auf, wobei mittels des Motors und/oder mittels des Verstellmotors die

Schlitzblende und/oder die Gitterblende bewegbar ist, sodass das variable Unterbrechen und/oder Lenken der jeweiligen Bildinformation durch ein Bewegen der

Schlitzblende und/oder Gitterblende erfolgt.

[50] Ein „Motor" ist dabei eine mechanische Einrichtung, beispielsweise eine elektromechanische Einrichtung, welche bereitgestellte Energie in beispielsweise eine Rotation oder Translation, also in eine physische Bewegung, versetzt. Beispielsweise kann hier ein Elektromotor, ein

Hydraulikmotor, ein Magnetmotor oder ein anders gearteter

Motor verwendet werden.

[51] In einer weiteren Ausführungsform ist der

Steuereinheit eine Berechnungseinheit zum Berechnen einer prognostizierten Aufnahmedauer der jeweiligen

Bildinformation auf Grundlage der Kalibrierkorrelation und/oder auf Grundlage von Betriebsparametern der

Steuereinheit, der Bildaufnahmeeinrichtung, des ersten

Bildsensors und/oder des zweiten Bildsensors zugeordnet. [52] Damit kann, beispielsweise aus vergangenen

Bildinformationen eines ersten Bildsensors, und/oder aus dem bisherigen Verlauf einer entsprechenden Aufnahme und eines Überstreichens des Betrachtungsbereiches zum Erzeigen des hyperspektralen Datencubes, eine prognostizierte

Aufnahmedauer berechnet werden, sodass beispielsweise einem

Bediener eine entsprechende Aufnahmedauer angezeigt werden kann, bis zu der eine entsprechenden medizinische

Bildgebungsvorrichtung beispielsweise nicht bewegt werden darf.

[53] Eine „Berechnungseinheit" ist dabei beispielsweise ein

Computerchip oder auch ein Computer oder ein entsprechender

Algorithmus auf einem Computer zum Betreiben der medizinischen Bildgebungsvorrichtung, welcher eine entsprechende Berechnung aufgrund eines hinterlegten

Algorithmus vornehmen kann.

[54] „Betriebsparameter" der Steuereinheit sind dabei beispielsweise physische Eigenschaften der Steuereinheit, entsprechende von einem Bediener eingestellte Eigenschaften oder beispielsweise eine Belichtungseinstellung der

Steuereinheit, der Bildaufnahmeeinrichtung, des ersten

Bildsensors und/oder des zweiten Bildsensors.

[55] In einer weiteren Ausführungsform weist die

Bildaufnahmeeinrichtung einen Sensor zum Aufnehmen eines für einen Bediener sichtbaren Bildes, insbesondere eines

RGB-Bildes, auf und/oder ist der erste Bildsensor ein

Bildsensor zum Aufnehmen eines für einen Bediener sichtbaren Bildes, insbesondere ein RGB-Sensor und/oder ein

Weißlichtsensor .

[56] Mittels eines solchen RGB-Sensors oder eines Sensors zum Aufnehmen eines entsprechenden Bildes kann damit parallel zum Erzeugen der spektralen Bildinformation oder beispielsweise parallel oder in Intervallen wechselweise zum Aufnehmen von physiologischen Parametern auch ein sichtbares Bild des Betrachtungsbereiches für den Bediener dargestellt werden.

[57] Ein „RGB-Bild" ist dabei ein insbesondere für einen

Bediener sichtbares Bild aus entsprechenden

Farbinformationen, nämlich roten, grünen und blauen

Farbinformationen, welche dann zu einem sichtbaren Bild unterschiedlicher Farbdarstellungen zusammengesetzt werden.

[58] Ein RGB-Sensor ist insbesondere ein elektronischer

Sensor, welchem beispielsweise entsprechende Filter vorgelagert sind, sodass bestimmte Sensorbereiche nur

Lichtinformationen bestimmter Farbgebung empfangen können und damit eine Trennung nach unterschiedlichen Farben ermöglicht ist. Allgemein wird ein solcher RGB-Sensor auch

„Weißlichtsensor" genannt, da mittels eines solchen Sensors

Licht diverser Farbspektren aufgenommen werden kann.

Üblicherweise ist ein solcher RGB-Sensor als Sensor mit einem sogenannten Bayer-Filter ausgeführt.

[59] In einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Kalibrieren einer medizinischen

Bildgebungsvorrichtung gemäß einer der vorig beschriebenen

Ausführungsformen, mit folgenden Schritten: - Aufnehmen der ersten Bildinformation mit der

Bildaufnahmeeinrichtung, sodass die erste

Bildinformation in der Bildaufnahmeeinrichtung vorliegt, - Steuern der Einstelleinrichtung mittels der

Steuereinheit durch ein Anpassen der zweiten Sensitivitätsverteilung mit der

Kalibierkorrelation, sodass eine kalibrierte zweite

Bildinformation vorliegt, sodass eine Kalibration des zweiten Bildsensors erreicht ist.

[60] Mittels eines solchen Verfahrens ist es einfacherweise ermöglicht, eine Kalibration des zweiten Bildsensors anhand einer Bildinformation des ersten Bildsensors durchzuführen und damit den zweiten Bildsensor so zu betreiben, dass eine qualitativ hochwertige Aufnahme ermöglicht ist.

[61] Ein „Kalibrieren" beschreibt dabei die Tätigkeit, die eine Kalibration herbeiführt. Ein Kalibrieren kann dabei also ein Aufnehmen einer Information sowie ein Vergleichen der Information mit einer angestrebten Norm oder einem angestrebten Normal umfassen, ebenso kann es Teil des

Kalibrierens sein, eine entsprechende Folge, wie beispielsweise Steuern der Einstelleinrichtung, anhand dieser Informationen vorzunehmen.

[62] In einer Ausführungsform wird das Steuern anhand einer

Teilinformation der ersten Bildinformation, insbesondere anhand einer mittleren Pixelintensität der ersten Bildinformation, anhand einer maximalen Pixelintensität der ersten Bildinformation und/oder anhand einer Pixel

Intensitätsverteilung der ersten Bildinformation durchgeführt.

[63] Mit diesem Vorgehen kann insbesondere eine gleichmäßige Kalibration oder eine zielgerichtete

Kalibration anhand der entsprechenden Teilinformation, also anhand eines bestimmten signifikanten Merkmals der

Bildinformation, vorgenommen werden.

[64] Eine „Teilinformation" kann in diesem Zusammenhang jede Information der Bildinformation sein, welche ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Qualität oder eine bestimmte Eigenschaft der Bildinformation in ihrer

Gesamtheit oder in einem Teil beschreibt, abbildet oder repräsentiert. Beispielsweise ist solch eine

Teilinformation als mittlere Pixelintensität, maximale

Pixelintensität und/oder Pixel-Intensitätsverteilung der ersten Bildinformation ausgestaltet. Eine „Pixelintensität" beschreibt dabei beispielsweise eine Leuchtstärke eines

Pixels oder analog Signalstärke bezüglich eines entsprechenden Pixels, also bezüglich eines Bildpunktes oder eines Teilbereiches des Bildes oder der

Bildinformation, wobei dann anhand beispielsweise der mittleren Pixelintensität, also einer durchschnittlichen

Intensitätsverteilung entsprechender Pixel, die Kalibration durchgeführt wird. Ebenso kann die Kalibration anhand einer maximalen Pixelintensität durchgeführt werden, sodass beispielsweise ein Übersteuern eines Bildsensors wirksam verhindert wird. Analog dazu kann eine Pixel Intensitätsverteilung, also die Verteilung entsprechender

Signalstärken, dazu genutzt werden, ein Glätten entsprechender Bildinformationsanteile in der Kalibration zu berücksichtigen.

[65] Um insbesondere im Zusammenhang mit der hyperspektralen Bildaufnahme eine zuverlässige und zeitlich sinnvoll gestaltete Kalibration durchzuführen, wird das

Steuern des zweiten Bildsensors zeilenweise durchgeführt, sodass die Kalibration zeilenweise für eine jeweilige Zeile durchgeführt wird.

[66] Somit kann beispielsweise für eine Zeile einer hyperspektralen Bildaufnahme eine jeweilige Kalibration derart vorgenommen werden, dass bei einer ungleichmäßigen

Beleuchtung des Betrachtungsbereiches eine jeweilige Zeile beispielsweise anhand ihrer Belichtung so eingestellt wird, dass ein Signal-zu-Rausch-Verhältnis möglichst günstig eingestellt wird, also dass eine entsprechende Zeile optimal belichtet wird. Somit kann, falls beispielsweise eine Belichtungszeit als Einstellwert zum Steuern der

Einstelleinrichtung genutzt wird, eine Gesamtaufnahmezeit derart optimiert werden, dass die jeweils anhand der

Kalibration ermittelte kürzest mögliche Belichtungszeit genutzt wird, wobei jeweils sichergestellt wird, dass die

Belichtungszeit ausreicht, um eine optimal ausgeleuchtete

Zeile darzustellen.

[67] In einer weiteren Ausführungsform wird mittels einer der Einstelleinrichtung zugeordneten Kontrolleinheit eine

Kontrollmessung mit einem Vergleich der Sensitivitätsverteilung, der Kalibrierkorrelation, der ersten Sensitivitätsverteilung und/oder der zweiten Sensitivitätsverteilung zum Prüfen der Genauigkeit der

Kalibration durchgeführt.

[68] Mittels einer solchen Kontrolleinheit kann damit ein geschlossener Regelkreis aufgebaut werden, mittels welchem eine entsprechende Kalibration während des Betriebs oder in

Intervallen zwischen entsprechenden Betriebszuständen kontrolliert werden kann.

[69] Eine „Kontrolleinheit" ist dabei beispielsweise ein

Computer oder ein Computerchip, insbesondere ein Computer oder ein Computerchip mit einem entsprechenden Algorithmus, welcher beispielsweise Referenzwerte aufweist oder entsprechende Kontrollwerte, welche dann im Rahmen eines

Vergleichs zum Prüfen der Genauigkeit der Kalibration genutzt werden.

[70] Eine „Kontrollmessung" beschreibt dabei den Vorgang, bei welchem ein entsprechendes Prüfen der Genauigkeit durchgeführt wird, also beispielsweise zum Zeitpunkt eines

Auslösens der Kontrollmessung durch einen Bediener und/oder auch automatisch, beispielsweise im Rahmen einer geschlossenen Regelschleife.

[71] Um insbesondere auch bei einem Verwenden von unterschiedlichen Bildformaten und/oder bei einem

Übertragen von unterschiedlichen Bandbreiten für unterschiedliche Bildformate ein sicheres Kalibrieren sicherzustellen, erfolgt ein Umrechnen der

Kalibrierkorrelation anhand eines Verhältnisses einer ersten Bildgröße der ersten Bildinformation und einer zweiten Bildgröße der zweiten Bildinformation, insbesondere anhand einer jeweiligen Länge und/oder anhand einer jeweiligen Breite der jeweiligen Bildinformation, sodass ein größenangepasstes, formatangepasstes, längenangepasstes und/oder breitenangepasstes Überlagern der

Kalibrierkorrelation mit der jeweiligen Sensitivitätsverteilung ermöglicht ist.

[72] Ein „Verhältnis" einer ersten Bildgröße zu einer zweiten Bildgröße beschreibt dabei beispielsweise einen

Faktor zum Umrechnen entsprechender Pixelverhältnisse, entsprechender Längenverhältnisse oder auch entsprechender

Breitenverhältnisse, wobei eine jeweilige „Länge" und eine jeweilige „Breite" dabei eine beliebige Dimension einer solchen Bildgröße abbilden. Üblicherweise wird dabei die

Breite eines Bildes in horizontaler Richtung sowie die

Länge eines Bildes in vertikaler Richtung angeben. Die

„Länge" eines Bildes kann dabei auch als „Höhe" beschrieben sein.

[73] In einer weiteren Ausführungsform wird die Kalibration während des Aufnehmens der ersten Bildinformation mittels einer laufenden Kalibration und/oder nach dem Aufnehmen der ersten Bildinformation mittels einer nachfolgenden

Kalibration, insbesondere in Echtzeit, insbesondere in einer Auswerteeinheit, durchgeführt.

[74] Auf diese Weise kann entweder direkt während der

Aufnahme oder in einer zeitlich insbesondere nicht von einem Bediener wahrnehmbaren Abfolge eine Kalibration durchgeführt werden.

[75] Um einen störungsfreien Betrieb der medizinischen

Bildgebungsvorrichtung sicherzustellen, erfolgt ein

Anpassen der Beleuchtungsintensität der Lichtquelle, insbesondere in Abhängigkeit von Kalibrierkorrelation.

[76] Somit kann, beispielsweise wenn im Rahmen der

Kalibration festgestellt wird, dass eine

Beleuchtungsintensität für ein ausreichend hochwertiges

Bild, insbesondere einer hyperspektralen Aufnahme, nicht ausreicht, die Beleuchtungsintensität der Lichtquelle entsprechend nachgeregelt oder nachgestellt werden.

Insbesondere erfolgt dies in Abhängigkeit von der

Kalibrierkorrelation, sodass beispielsweise entsprechende

Grenzwerte innerhalb der Steuereinheit und/oder der

Einstelleinrichtung oder einer weiteren Komponente abgelegt sind, bei deren Überschreiten oder Unterschreiten eine entsprechende Korrektur der Beleuchtungsintensität der

Lichtquelle erfolgt. Dieses Anpassen der

Beleuchtungsintensität der Lichtquelle kann dabei frameweise oder auch zeilenweise erfolgen, sodass beispielsweise auch mittels eines Anpassens der

Beleuchtungsintensität der Lichtquelle eine zeitliche

Optimierung der Aufnahmedauer erfolgt, also beispielsweise durch ein Erhöhen der Beleuchtungsintensität eine entsprechende Belichtung ermöglicht wird, die eine kürzere

Belichtungszeit zulässt. [77] Im Weiteren wird die Erfindung anhand von

Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen

Figur 1 eine schematische Darstellung eines laparoskopischen Systems mit einem hyperspektralen System in einer

Seitenansicht,

Figur 2 eine schematische Darstellung eines alternativen laparoskopischen Systems mit einem alternativen hyperspektralen

System,

Figur 3 ein Diagramm zum Darstellen eines jeweiligen Signal-Rausch-Verhältnisses in einem betrachteten Spektralbereich für verschiedene Messabstände und

Belichtungszelten,

Figur 4 ein Diagramm zum Darstellen einer

Belichtungszeit eines Hyperspektral

Sensors und eines Weißlichtsensors bei unterschiedlichem Messabstand,

Figur 5 ein Diagramm zum Darstellen einer benötigten Belichtungszeit eines

Hyperspektral-Sensors in Abhängigkeit der

Belichtungszeiten eines Weißlichtsensors,

Figur 6 ein Diagramm zum Darstellen einer

Motorgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der verwendeten Bildwiederholrate (fps) während eines Scanvorgangs eines

Hyperspektral-Sensors,

Figur 7 einen schematischen Ablaufplan eines

Verfahrens zum Kalibrieren sowie zur

Regelung einer hyperspektralen

Belichtungsdauer,

Figur 8 einen schematischen Ablaufplan eines

Verfahrens zum Regeln einer

Motorgeschwindigkeit eines Hyperspektral

Sensors, sowie

Figur 9 einen schematischen Ablaufplan eines

Verfahrens zum automatischen Anpassen einer Belichtungszeit.

[78] Ein laparoskopisches System 101 besteht aus einem

Laparoskop 103 zum Betrachten einer Bauchhöhle sowie einem hyperspektralen System 121 zum Auswerten entsprechender

Bildinformationen eines beispielhaft dargestellten Objektes

191 in einem Betrachtungsbereich 193. Das Laparoskop 103 weist einen beispielhaft dargestellten Schaft 111 auf, welcher beispielsweise in ein Trokar eingebracht und mittels des Trokar geführt in den Bauchraum eingebracht werden kann. Der Schaft dient dem Leiten von Licht entlang eines optischen Weges 181 aus dem Betrachtungsbereich 193 hin zu einem Objektivadapter 117 an einer einem Bediener zugewandten Seite des Laparoskops 103. Auf den

Objektivadapter 117 kann beispielsweise ein Objektiv (nicht dargestellt) aufgebracht werden, sodass das Laparoskop 103 ohne elektronische Hilfen als optisches Hilfsmittel genutzt werden kann und das Objektiv dazu dient, einem Betrachter eine Abbildung des Objektes 191 im Betrachtungsbereich 193 darzustellen.

[79] Am Schaft 111 ist ein Anschluss 113 für einen

Lichtkanal 115 vorgesehen, wobei der Lichtkanal 115 seitlich gegenüber dem Schaft 11 am Anschluss 113 angebracht ist. Mittels des Lichtkanals 115 kann Licht von einer Lichtquelle, beispielsweise einer LED-Beleuchtung, in den Schaft 111 eingebracht werden, sodass mittels des durch den Lichtkanal 115 und den Schaft 111 geleiteten Lichtes der Betrachtungsbereich 193 und damit das Objekt 191 beleuchtet werden kann.

[80] Im vorliegenden Beispiel ist auf dem Objektivadapter

117 ein hyperspektrales System 121 aufgesetzt, sodass das entlang des optischen Weges 181 einfallende Licht in das hyperspektrale System 121 durch den Objektivadapter 117 geleitet wird.

[81] Das hyperspektrale System 121 weist ein beispielhaft dargestelltes Gehäuse 123 auf, wobei in dem Gehäuse 123 sämtliche Mittel zum Aufnehmen entsprechender Bilder, insbesondere eines Farbbildes des Betrachtungsbereiches 193 und eines Hyperspektralbildes des Betrachtungsbereichs 193 untergebracht sind.

[82] Das entlang des optischen Weges 181 einfallende Licht wird an einem Strahlteiler 143 aufgeteilt, sodass ein Teil des einfallenden Lichts entlang eines optischen Weges 183 auf einen Bildsensor 141 geleitet werden kann. Der

Bildsensor 141 ist dabei ein RGB-Sensor, dient also zum Aufnehmen eines Farbbildes des Betrachtungsbereiches 193.

Dazu ist der RGB-Sensor beispielsweise als CMOS-Sensor mit einem Bayer-Filter ausgestattet.

[83] Das entlang eines optischen Weges 185 aus dem

Strahlteiler 143 teilweise austretende Licht wird durch ein

Hochpassfilterglas 145 geleitet, sodass ungewünschte

Anteile des aus dem Betrachtungsbereich 193 geleiteten

Lichtes herausgefiltert werden können. Sodann wird das

Licht entlang des optischen Weges 185 durch eine Linse 147 geleitet und trifft danach auf ein Transmissionsgitter 149.

Mittels des Transmissionsgitters 149 wird das Licht spektral aufgespaltet und umgelenkt und dann mittels einer

Linse 151 auf einen Bildsensor 142 geleitet, welcher entsprechend spektral aufgeteilte Lichtinformationen aufnimmt und verarbeitet. Die Linse 147, das

Transmissionsgitter 149, die Linse 151 und der Bildsensor

142 sind in einem Gehäuse 124 innerhalb des Gehäuses 123 des hyperspektralen Systems 121 untergebracht. Innerhalb des Gehäuses 124 ist damit ein sogenanntes HSI-System, also ein Teilsystem zur hyperspektralen Betrachtung, untergebracht .

[84] Ein Stellmotor 161 dient dabei zum mechanischen

Verstellen der Anordnung aus der Linse 147, dem

Transmissionsgitter 149, der Linse 151 sowie des

Bildsensors 142, sodass jeweils eine Zeile eines Bildes des

Betrachtungsbereiches 193 auf dem Bildsensor 142 abgebildet werden kann und damit für diese jeweilige Zeile die

Spektralverteilung des einfallenden Lichtes abgebildet wird. Aus einer Vielzahl von so abgetasteten Zeilen wird dann ein sogenannter hyperspektraler Datencube erzeugt, also eine mehrdimensionale Information über die

Spektralverteilung einfallenden Lichtes aus dem

Betrachtungsbereich 193.

[85] Beispielhaft ist ein Computer 125 dargestellt, welcher über eine Datenleitung 127 Bildinformationen vom Bildsensor

141 und über eine Datenleitung 131 Bildinformationen vom

Bildsensor 142 aufnimmt und verarbeitet. Weiterhin kann der

Computer 125 über eine Datenleitung 129 den Stellmotor 161 beeinflussen und steuern, sodass der Computer 125 die hyperspektrale Anordnung, also das HSI-System, verstellen und steuern kann. Der Computer 125 nimmt dazu beispielsweise eine Belichtungsinformation des Bildsensors

141 oder eine Belichtungsverteilung des Bildsensors 141 auf und vergleicht diese mit einer im Computer 125 abgelegten

Vergleichsinformation oder einer dort abgelegten gewünschten Belichtungsinformation. Sodann kann der

Computer 125 anhand der mittels des Bildsensors 141 ermittelten Bilddaten den Stellmotor 161 derart beeinflussen, dass beispielsweise eine Abtastrate, also eine jeweilige Folgerate der Bildzeilen, derart eingestellt wird, dass eine jeweilige Bildzeile mit einer optimalen

Belichtungszeit und damit mit einer optimalen Belichtung aufgenommen werden kann. Weiterhin kann der Computer 125 über die Datenleitung 131 den Bildsensor 142 steuern und auch entsprechende Bildinformationen auslesen, sodass beispielsweise eine Rückkopplung der aufgenommenen

Bildinformation des Bildsensors 142 dazu genutzt wird, die mittels des Computers 125 durchgeführte Veränderung am Stellmotor 161 zu prüfen und damit die Richtigkeit der vorgenommenen Einflussnahme festzustellen.

[86] Insgesamt ist damit durch ein Aufnehmen der

Bildinformation über den Bildsensor 141 ein Kalibrieren des

HSI-Systems möglich. Insbesondere erfolgt dies direkt während einer jeweiligen Aufnahme, kann jedoch auch schrittweise durchgeführt werden, also beispielsweise für jede Zeile einzeln.

[87] Der Computer 125 führt weiterhin eine Berechnung durch, wie lange eine jeweilige Bildaufnahme des Objektes

191 voraussichtlich aufgrund der mit dem Bildsensor 141 aufgenommenen Belichtungsinformationen und beispielhaft abgelegten Referenzinformationen und Erfahrungswerten noch dauert und zeigt diese Information einem jeweiligen

Bediener auf einem Ausgabegerät (nicht dargestellt), sodass dem Bediener damit signalisiert wird, wie lange beispielsweise eine Position für die Aufnahme eines Bildes noch sicher und bewegungsfrei gehalten werden muss. Die erfolgreiche Aufnahme eines Bildes kann dann beispielsweise mittels eines Pieptons quittiert werden.

[88] Ein alternatives laparoskopisches System 201

(abstrahiert dargestellt) weist ein alternatives hyperspektrales System 221 auf, welches in seiner gezielten

Wirkung dem hyperspektralen System 121 entspricht, kommt mit einem Bildsensor und ohne Strahlteiler aus. Das im

Betrachtungsbereich 193 angeordnete Objekt 191 wird dabei analog zum obig beschriebenen Beispiel betrachtet, Licht fällt entlang eines optischen Weges 281 in das hyperspektrale System 221 (schematische Darstellung).

Sodann kann das Licht über einen schwenkbaren Spiegel 231 auf einen Spiegel 241, einen Spiegel 243 und auf einen weiteren schwenkbaren Spiegel 232 geleitet werden, sodass das Licht zunächst über einen optischen Weg 285 an das im

Gehäuse 223 untergebrachten HSI-System vorbei auf einen

Bildsensor 241 geleitet wird. Der Bildsensor 241 ist in diesem Betriebszustand in der Lage, ein Farbbild des

Objektes 191 zu erzeugen und beispielsweise an einen nachgelagerten Computer zu übermitteln.

[89] In einem zweiten Schaltzustand wird das Licht vom optischen Weg 281 entlang eines optischen Weges 283 durch das HSI-System im Gehäuse 223 geleitet, und zwar indem der

Spiegel 231 und der Spiegel 232 außer Eingriff mit dem optischen Weg 281 gebracht werden. Die Spiegel 241 sowie

243 sind dabei außer Funktion, der optische Weg 285 ist ungenutzt. Das einfallende Licht läuft dann durch das HSI-

System im Gehäuse 223, beispielhaft ist zudem ein

Stellmotor 261 dargestellt, welcher die Funktion des

Stellmotors 161 analog abbildet. Analog zum vorigen

Beispiel kann dann über einen Computer eine entsprechende

Kalibration des durch das HSI-System fallenden Bildes erfolgen, sodass der Bildsensor 241 in diesem Schaltzustand ein HSI-Bild, insbesondere eine jeweilige Zeile eines HSI

Bildes, abbildet.

[90] Die Darstellung mit den Spiegeln 231 sowie 232 ist dabei beispielhaft gewählt, um das Wirkprinzip zum Nutzen eines einzelnen Bildsensors 241 zu verdeutlichen, ebenso kann das HSI-System im Gehäuse 223 auch in den optischen Weg 281 ein und ausgeschwenkt werden oder in einer anderen

Form jeweils entlang des optischen Weges 283 oder wahlweise entlang des optischen Weges 285 geleitet werden.

[91] Ein Diagramm 301 stellt ein Signal-Rausch-Verhältnis für unterschiedliche Messabstände, also unterschiedliche

Abstände beispielsweise eine Spitze des Schaftes 111 zum

Objekt 191, und unterschiedliche Belichtungszeiten dar, im gezeigten Beispiel mit einer sogenannten Weißreferenz, also einem Objekt, welches eine gleichmäßige Weißfärbung bekannter optischer Eigenschaften aufweist. Eine Abszisse

303 des Diagramms 301 zeigt entsprechende Wellenlängen einfallenden Lichts, eine Ordinate 305 ein Signal-Rausch

Verhältnis. Graphen 309 stellen damit die Abhängigkeit des

Signal-Rausch-Verhältnisses gegenüber der Lichtwellenlänge dar. Damit können zwei Effekte gezeigt werden, welche durch die Erfindung kompensiert und gelöst werden:

[92] Zum einen stellt eine Funktion 311 mit leichten lokalen Abweichungen das Signal-Rausch-Verhältnis für fünf unterschiedliche Messabstände und Belichtungszeiten dar. So ist mit der Funktion 311 sowohl ein Messen im Abstand von

25 mm bei 2,6 ms Belichtungszeit, ein Messen bei 40 mm

Messabstand bei 6,0 ms Belichtungszeit, ein Messen bei einem Messabstand von 50 mm bei einer Belichtungszeit von

9,5 ms, ein Messen bei einem Messabstand von 75 mm bei einer Belichtungszeit von 20,0 ms sowie ein Messen bei einem Messabstand von 100 mm bei einer Belichtungszeit von

35,0 ms dargestellt. Damit ist erkennbar, dass eine ausreichende Belichtung für einen jeweiligen Bildsensor bei gleichbleibendem Signal-Rausch-Verhältnis bei einem gesteigerten Messabstand durch eine jeweils erhöhte

Belichtungszeit kompensiert werden kann.

[93] Weiterhin zeigen Funktion 313, 315, 317 sowie 319 ein jeweiliges Signal-Rausch-Verhältnis bei unterschiedlichen

Messabständen, nämlich bei 40 mm (Funktion 313), 50 mm

(Funktion 315), 75 mm (Funktion 317) sowie 100 mm (Funktion

319). Die Belichtungszeit beträgt jeweils 2,6 ms. Daran ist erkennbar, dass das Signal-Rausch-Verhältnis bei einem

Erhöhen des Messabstandes und gleichzeitigem Beibehalten einer Belichtungszeit von 2,6 ms stetig sinkt, die Qualität einer möglichen Bildaufnahme damit also sukzessive sinkt.

Ein entsprechendes Einstellen einer Belichtungszeit für beispielsweise den Bildsensor 142 durch den Computer 125 anhand einer mittels des Bildsensors 141 ermittelten

Belichtungsstärke kann daher dazu dienen, aufgrund der im

Diagramm 301 gezeigten Effekte eine Kalibration dahingehend vorzunehmen, dass eine sukzessive Anpassung der

Belichtungsze4it bei erhöhtem Messabstand beispielsweise dazu genutzt wird, die Bildqualität konstant zu halten.

[94] Ein Diagramm 401 zeigt dazu eine benötigte

Belichtungszeit eines HSI-Gesamtsystems aus einem HSI

System und einem RGB-Sensor bei steigendem Messabstand und konstanter gemessener Intensität für eine beispielhafte

Wellenlänge von 610 nm auf eine Weißreferenz, sowie eine

Gewebephantom. In diesem Diagramm 401 sind auch automatisch geregelte Belichtungszeiten eines RGB-Sensors bei Abdunkeln und Aufhellen dargestellt. Ein solches Gewebephantom ist dabei eine beispielhafte Anordnung, welche in etwa optische

Eigenschaften eines im menschlichen Körper befindlichen Gewebes abbildet und zum Kalibrieren oder für Versuche dient. Auf einer Abszisse 403 des Diagramms 401 ist dabei ein Messabstand dargestellt, eine erste Ordinate 405 stellt die Belichtungszeit dar. Eine zweite Ordinate 407 liefert dazu eine notwendige Aufnahmezeit für die Aufnahme von 720

Bildzeilen.

[95] Entsprechende Graphen 409 stellen die jeweiligen funktionalen Zusammenhänge dar.

[96] Eine Funktion 411 zeigt dabei den Zusammenhang für eine HSI-Aufnahme bei Aufnahme einer Weißreferenz. Eine

Funktion 413 zeigt dazu eine leicht ansteigende

Belichtungszeit des RGB-Sensors bei einem Abdunkeln des

Betrachtungsbereiches, eine Funktion 415 den gegenteiligen

Effekt bei einem Aufhellen des Betrachtungsbereiches.

[97] Für die Aufnahme eines Gewebephantoms zeigt die

Funktion 417 die HSI-Aufnahme des Gewebephantoms, die

Funktion 419 entsprechende Effekte am RGB-Sensor für ein

Abdunkeln des Betrachtungsbereiches sowie die Funktion 421 die Effekte am RGB-Sensor für ein Aufhellen des

Betrachtungsbereiches .

[98] Ein Diagramm 501 stellt eine entsprechende Korrelation einer Weißlicht-Belichtungszeit zu einer HSI

Belichtungszeit dar, nämlich entsprechende Korrelation zu einem automatischen Regeln entsprechender Belichtungszeiten des Farbbildsensors bei unterschiedlicher Beleuchtung des

Betrachtungsbereiches sowie davon abhängige benötigte

Belichtungszeiten des HSI-Systems für eine konstante Intensität bei beispielhaft gewählten 610 nm

Lichtwellenlänge .

[99] Eine Abszisse 503 stellt dabei die Belichtungszeit des

Farbbildsensors, eine Ordinate 505 die Belichtungszeit des

HSI-Sensors dar. Entsprechende Graphen 509 zeigen die

Zusammenhänge :

[100] Eine Funktion 511 zeigt den enstprechenden

Zusammenhang für das Abdunkeln, eine Funktion 513 für ein

Aufhellen jeweils auf einer Weißreferenz, beispielsweise einem weißen Objekt. Eine Funktion 515 zeigt den

Zusammenhang für ein Abdunkeln und eine Funktion 517 für ein Aufhellen, jeweils auf einem Gewebephantom.

[101] Ein Diagramm 601 zeigt eine Korrelation einer notwendigen Motorgeschwindigkeit, also beispielsweise der

Geschwindigkeit des Motors 161, in Abhängigkeit von der eingestellten Bildwiederholrate (FPS) des HSI-Systems. Eine

Abszisse 603 stellt dabei die Bildwiederholrate (FPS) dar, eine Ordinate 605 eine entsprechende Motordrehzahl, welche beispielsweise als Schritte eines Schrittmotors oder als

Drehzahl aufgetragen werden kann (in Figur 6 beispielshaft als Schritte eines Schrittmotors aufgetragen). Eine

Funktion 611 zeigt dabei den entsprechenden Zusammenhang, sodass mittels einer entsprechend von beispielsweise dem

Computer 125 gesteuerten Drehzahl des Motors 161 eine genaue Bildwiederholrate des HSI-Systems steuerbar ist.

[102] Im Folgenden seien noch entsprechende Verfahren zum Kalibrieren eines medizinischen Bildgebungssystems, beispielsweise des laparoskopischen Systems 101, dargestellt:

[103] Ein Verfahren 701 dient dabei dem Kalibrieren einer HSI-Belichtungsdauer:

[104] Es erfolgt zunächst ein Einstellen einer

Belichtungszeit des HSI-Sensors für einen Weißabgleich bei einer optimalen Intensität und einem kleinsten gewählten

Messabstand. Sodann erfolgt ein Ersetzen 705 einer für den

Weißabgleich genutzten Weißreferenz durch ein

Gewebephantom, wobei eine dabei gemessene Intensität als

Referenz für die weiteren Schritte dient. Im Folgenden erfolgt ein Variieren 707 entsprechender Belichtungszeiten des HSI-Sensors für unterschiedliche Messabstände, wobei dies jeweils durchgeführt wird, bis die im entsprechenden vorigen Schritt gemessene Intensität als Referenz erreicht ist. Für alle so ermittelten Messabstände wird auch eine automatisch geregelte Belichtungszeit des Farbsensors bei einem Aufhellen und/oder einem Abdunkeln eines entsprechenden Betrachtungsbereiches bestimmt. Sodann erfolgt ein Bestimmen 709 eines funktionalen Zusammenhangs zwischen der Belichtungszeit des Farbsensors und der

Belichtungszeit des HSI-Sensors, sodass damit eine

Kalibrierkorrelation erreicht ist und ein Kalibrieren des

Systems ermöglicht ist.

[105] Ein Verfahren 801 zeigt das Regeln einer entsprechenden Motorgeschwindigkeit für das Beeinflussen eines HSI-Systems: [106] Es erfolgt zunächst ein Aufnehmen 803 eines HSI

Bildes eines beispielsweise quadratischen Objektes bei unterschiedlichen Bildwiederholraten des HSI-Sensors.

Sodann erfolgt ein Anpassen 805 der Motorgeschwindigkeit für jeweilige Bildwiederholraten derart und so lange, bis ein jeweiliges Verhältnis von Länge des betrachteten

Objektes zur Breite des betrachteten Objektes, welches, wie dargestellt, quadratisch ist, innerhalb einer engen

Toleranz um den Wert 1 liegt, also beispielsweise zwischen

0,94 und 1,06. Bei einem idealquadratischen Objekt müsste dieses Verhältnis zum Erreichen einer optimalen

Bildwiederholrate und wahrheitsgetreuen Darstellung 1 sein.

[107] Abschließend erfolgt ein Bestimmen 807 des funktionalen Zusammenhangs zwischen der Bildwiederholrate und der Motorgeschwindigkeit, sodass beispielsweise die im

Diagramm 601 dargestellte Korrelation der Funktion 611 ermittelt und dargestellt ist.

[108] Ein Verfahren 901 stellt das Erzeugen einer HSI

Aufnahme mit automatisch angepasster Belichtungszeit dar.

Es erfolgt zunächst ein Abfragen 903 einer entsprechenden

Belichtungszeit des Farbsensors, also beispielsweise des

RGB-Sensors 141. Sodann erfolgt ein Bestimmen 905 einer resultierenden Belichtungszeit des HSI-Sensors unter

Zuhilfenahme der wie oben beschrieben ermittelten funktionalen Zusammenhänge.

[109] In der Folge erfolgt ein Berechnen 907 einer maximal möglichen Bildwiederholrate für eine entsprechende unter Wahrung einer entsprechenden Belichtungsqualität und Bildqualität, wobei entsprechende Belichtungszeiten auf einen praktikablen oder technisch umsetzbaren Bereich beschränkt werden können.

[110] In der Folge erfolgt ein Bestimmen 909 einer resultierenden Motorgeschwindigkeit anhand der

Bildwiederholrate und anhand der, wie oben dargestellt, gezeigten funktionalen Zusammenhänge.

[111] Es erfolgt dann ein Berechnen 911 einer

Aufnahmezeit und ein Anzeigen für einen Betrachter oder einen Anwender, wobei die Grundlage für dieses Berechnen

911 die Anzahl der benötigten Bilder in Bezug zur möglichen

Bildwiederholrate abbildet.

[112] Abschließend erfolgt ein Einstellen 913 der jeweils ermittelten notwendigen Belichtungszeiten und

Bildwiederholraten des HSI-Sensors sowie der

Motorgeschwindigkeit anhand der vorher erzeugten

Kalibrierkorrelationen .

Bezugszeichenliste

101 laparoskopisches System

103 Laparoskop

111 Schaft

113 Anschluss

115 Lichtkanal

117 Objektivadapter

121 hyperspektrales System

123 Gehäuse

124 Gehäuse

125 Computer

127 Datenleitung

129 Datenleitung

131 Datenleitung

141 Bildsensor

142 Bildsensor

143 Strahlteiler

145 Filterglas

147 Linse

149 Transmissionsgitter

151 Linse

161 Stellmotor

181 optischer Weg

183 optischer Weg

185 optischer Weg

191 Objekt

193 Betrachtungsbereich

201 laparoskopisches System 221 hyperspektrales System

223 Gehäuse

231 Spiegel

232 Spiegel

241 Spiegel

243 Spiegel

261 Stellmotor

281 optischer Weg

283 optischer Weg

285 optischer Weg

301 Diagramm

303 Abszisse

305 Ordinate

309 Graphen

311 Funktion

313 Funktion

315 Funktion

317 Funktion

319 Funktion

401 Diagramm

403 Abszisse

405 Ordinate

407 Ordinate

409 Graphen

411 Funktion

413 Funktion

415 Funktion

417 Funktion 419 Funktion

421 Funktion

501 Diagramm

503 Abszisse

505 Ordinate

509 Graphen

511 Funktion

513 Funktion

515 Funktion

517 Funktion

601 Diagramm

603 Abszisse

605 Ordinate

611 Funktion

701 Verfahren

703 Einstellen

705 Ersetzen

707 Variieren

709 Bestimmen

801 Verfahren

803 Aufnehmen

805 Anpassen

807 Bestimmen

901 Verfahren

903 Abfragen

905 Bestimmen

907 Berechnen

909 Bestimmen 911 Berechnen

913 Einstellen