用于玻璃体视网膜手术的场景相机系统和方法与流程

1.本披露内容涉及玻璃体视网膜手术和手术装备，更具体地，涉及在玻璃体视网膜手术期间改善可视化的场景相机系统、和相关联的方法。


背景技术：

2.眼科手术是对眼睛或眼睛的任何部分进行的手术。眼科手术每年拯救和改善数以万计患者的视力。然而，考虑到视力对眼睛的甚至小变化的敏感度以及许多眼睛结构的微小而脆弱的性质，很难进行眼科手术，并且甚至小的或不寻常的手术错误的减少或手术技术的准确度的小幅改善都可以对患者术后的视力产生巨大的不同。
3.一种类型的眼科手术(玻璃体视网膜手术)涵盖涉及眼睛的内部部分(比如玻璃体液、视网膜、和玻璃体视网膜膜)的各种精细程序。使用不同的玻璃体视网膜手术程序(有时使用激光)来改善许多眼睛疾病(包括黄斑前膜、糖尿病视网膜病变、玻璃体出血、黄斑裂孔、视网膜脱落、以及白内障手术的并发症等等)的治疗中的视觉感观性能。
4.在眼科手术(比如玻璃体视网膜手术)期间，眼科医生典型地使用具有目镜的模拟手术显微镜来观看正在接受手术的眼睛的放大图像。最近，玻璃体视网膜外科医生可能在玻璃体视网膜手术期间使用无目镜数字图像可视化系统。此系统可以包括三维(3d)高动态范围(hdr)相机，该相机允许外科医生使用偏振眼镜来在显示屏上观看视网膜。这避免了必须使用目镜来观看手术，并且允许手术室中的其他人像外科医生一样看到手术。与模拟手术显微镜相比，该系统还允许在较高放大率下改善图像并且增加景深，从而改善眼睛的可视化。


技术实现要素：

5.本披露内容提供了一种场景相机系统，该场景相机系统包括场景相机，场景相机包括透镜并且检测从眼睛的外部反射到透镜中的光并且将对应于检测到的光的信号发送到处理器。场景相机系统进一步包括主相机，主相机检测从眼睛的内部结构反射的光并将对应于检测到的光的信号发送到处理器。场景相机系统还包括图像处理系统，该图像处理系统包括处理器并且执行指令以产生眼睛的场景相机数字图像和眼睛的主相机数字图像。场景相机系统进一步包括多画中画显示器，多画中画显示器同时显示眼睛的场景相机数字图像和眼睛的主相机数字图像。
6.场景相机系统及其使用方法可以包括以下附加特征：i)透镜可以是固定焦距透镜、光机聚焦透镜、手动聚焦透镜、或其任何组合；ii)场景相机可以使用图像传感器检测从眼睛的外部反射的光，图像传感器是电荷耦合装置(ccd)传感器、互补金属氧化物半导体(cmos)传感器、单色图像传感器、彩色图像传感器、或其任何组合；iii)场景相机可以是红外场景相机，红外场景相机可以检测从眼睛的外部反射到透镜中的红外光，眼睛的场景相机数字图像可以是眼睛的红外较低放大率数字图像，并且眼睛的主相机数字图像可以是眼睛的较高放大率数字图像，并且多画中画显示器可以同时显示眼睛的红外较低放大率数字
图像和眼睛的较高放大率数字图像；iv)红外场景相机可以是固定焦距透镜、光机聚焦透镜、手动聚焦透镜、或者其任何组合；v)红外场景相机可以进一步包括有源红外照明器；vi)可以在不使用外部照明源的情况下产生眼睛的红外较低放大率数字图像；vii)红外场景相机可以使用红外图像传感器检测从眼睛的外部反射的红外光，红外图像传感器是有源红外图像传感器、非冷却式红外图像传感器、红外敏感cmos传感器、或其任何组合；viii)多画中画显示器可以显示在数字显示器、屏幕、抬头显示器、头戴式显示器、或其任何组合上；ix)场景相机可以通过球窝摩擦安装件、鹅颈管或可延展安装件安装；x)场景相机可以安装在主相机上；xi)场景相机可以具有与手术视图路径成斜角的视图路径；xii)系统可以是3d可视化系统(瑞士诺华股份公司)的部件；xiii)眼睛的场景相机数字图像可以是眼睛的较低放大率数字图像，并且眼睛的主相机数字图像可以是眼睛的较高放大率数字图像；xiv)场景相机可以是立体场景相机，立体场景相机可以检测从眼睛的外部反射到右透镜和左透镜中的光，处理器可以执行指令以产生较低放大率右眼视图图像和较低放大率左眼视图图像，处理器可以执行指令以组合较低放大率右眼视图图像和较低放大率左眼视图图像以产生眼睛的立体较低放大率数字图像，眼睛的场景相机数字图像可以是眼睛的立体较低放大率数字图像，并且眼睛的主相机数字图像可以是眼睛的较高放大率数字图像，并且多画中画显示器可以同时显示眼睛的立体较低放大率数字图像和眼睛的较高放大率数字图像；xv)右透镜和左透镜可以是固定焦距透镜；xvi)场景相机可以是红外立体场景相机，外立体场景相机进一步能够检测从眼睛的外部反射到右透镜和左透镜的红外光，处理器可以进一步执行指令以产生红外较低放大率右眼视图图像和红外较低放大率左眼视图图像，并组合红外较低放大率右眼视图图像和红外较低放大率左眼视图图像以产生眼睛的立体红外较低放大率数字图像，眼睛的场景相机数字图像可以是眼睛的立体红外较低放大率数字图像，并且眼睛的主相机数字图像可以是眼睛的较高放大率数字图像，并且多画中画显示器可以同时显示眼睛的立体红外较低放大率数字图像和眼睛的较高放大率数字图像；xvii)红外立体场景相机可以包括右透镜和左透镜，右透镜和左透镜可以是固定焦距透镜。
7.本披露内容进一步提供了一种用于通过使用红外立体场景相机在没有外部照明源的情况下捕获眼睛的外部的立体红外较低放大率数字图像来在玻璃体视网膜手术期间在较低放大率下执行手术任务同时保留外科医生暗适应的方法；使用主相机来捕获所述眼睛的内部结构的较高放大率数字图像；使用多画中画显示器来同时观看所述眼睛的外部的立体红外较低放大率数字图像和所述眼睛的内部结构的较高放大率数字图像；并且在较低放大率下执行手术任务，而无需将可视化系统从观看眼睛的内部的较高放大率数字图像移动到观看眼睛的外部的立体红外较低放大率数字图像，并且无需使用外部照明源。手术任务可以是缝合伤口、可视化工具、可视化套管、将工具插入套管中、插入输注套管、或其任何组合。
8.除非明显地相互排斥，否则场景相机系统及其使用方法的各方面可以相互结合。此外，除非明显地相互排斥，否则上述场景相机系统及其相关联的方法的附加特征也可以相互结合。
附图说明
9.为了更加彻底地理解本披露及其特征和优点，现在参考结合附图进行的以下说明，这些附图不是按比例的，相同的附图标记指示相同的特征，并且在这些附图中：
10.图1是场景相机系统的示意图，该场景相机系统包括场景相机、主相机、图像处理系统和多画中画显示器；
11.图2是多画中画显示器的示意图；
12.图3是场景相机系统的示意图，该场景相机系统包括立体场景相机、主相机、图像处理系统和多画中画显示器；
13.图4是场景相机系统的示意图，该场景相机系统包括红外场景相机、主相机、图像处理系统和多画中画显示器；
14.图5是场景相机系统的示意图，该场景相机系统包括红外立体场景相机、主相机、图像处理系统和多画中画显示器；
15.图6是作为3d可视化系统(瑞士诺华股份公司)的部件的场景相机系统的示意图；以及
16.图7是用于在玻璃体视网膜手术期间在较低放大率下执行手术任务同时保留外科医生暗适应的方法的流程图。
具体实施方式
17.本披露内容提供了包括场景相机以改善用于玻璃体视网膜手术的可视化的系统和相关联的方法。
18.玻璃体视网膜外科医生在可视化眼睛内部时面临着独特的挑战。玻璃体视网膜手术经常涉及在窄视野中以较高放大率观看眼睛的视网膜、黄斑、玻璃体液或其他内部区域。眼睛的这些内部区域经常被放置在眼睛中的内照明器光源照亮。为了改善眼睛中照明区域的视图，在眼睛的外部存在低光条件。然而，在玻璃体视网膜手术期间，外科医生可能需要在眼睛的外部或在眼睛不靠近视网膜的区域中执行手术任务。例如，外科医生可能需要插入或移除器械，通常是通过切口、套管或眼睛中的口。这些手术任务是在较低放大率情况下执行的，并且可能涉及以宽视野观看眼睛。在这种视图中，只有低光条件可用，这使得执行任务变得困难。然而，如果在眼睛的外部的光水平通过外部照明源而增加以促进在眼睛的外部或在眼睛不靠近视网膜的区域中执行任务，则当在眼睛的外部的光水平再次降低时，外科医生自己的眼睛需要时间来重新适应提供在眼睛内的低光条件和照明水平，从而延长手术时间。
19.手术任务可能涉及在较低放大率下执行手术任务并且还可能涉及使用外部照明源，这些手术任务包括缝合伤口，缝合伤口时外科医生可能需要通过观看眼睛的较低放大率图像来可视化拉紧缝合线。其他手术任务包括可视化工具和套管、以及将工具插入套管中，尤其是弯曲的工具，比如灵活的激光探针或剪刀。在其他情况下，插入眼睛中以供应流体的输注套管可能在手术期间无意中被拉出，从而可能导致眼睛内的压力损失。此外，去除脱位的人工晶状体或眼内异物涉及观察眼睛的较低放大率图像。
20.本文披露的系统和方法可以通过防止在较低放大率下执行手术任务所涉及的破坏性过程来改善在玻璃体视网膜手术期间的可视化。例如，本文披露的系统和方法可以避
免当在眼睛的外部上、在眼睛的外部或在眼睛靠近视网膜的区域中执行手术任务时使用外部照明源增加在眼睛的外部的光水平的需要。本文披露的系统和方法还可以在无需调整显微镜的情况下允许外科医生在较高放大率下观看眼睛的一部分和在较低放大率下观看眼睛的一部分。与当前系统和方法相比，本文披露的系统和方法可以通过以下方式改善在玻璃体视网膜手术期间的可视化；i)在手术期间提供眼睛的较低放大率数字图像，而无需调整手术显微镜(此图像可以是恒定的或根据用户需求呈现)；ii)在手术期间提供眼睛的立体较低放大率数字图像；以及iii)在手术期间在不使用外部照明源的情况下提供眼睛的较低放大率数字图像。
21.与当前的系统和方法相比，本披露内容的系统和方法可以通过包括场景相机系统来改善在玻璃体视网膜手术期间的可视化，该场景相机系统可以当在较低放大率下执行手术任务时防止可视化系统从观看眼睛的较高放大率数字图像转变为观看眼睛的较低放大率数字图像。场景相机系统还可以通过允许外科医生在不使用外部照明源的情况下从眼睛移除工具或将工具插入眼睛中来改善在玻璃体视网膜手术期间的可视化，从而保留外科医生的暗适应。本文所述的场景相机系统可以是数字辅助玻璃体视网膜手术(“davs”)系统的部件，或者可以是3d可视化系统(瑞士诺华股份公司)的部件。场景相机系统还可以改善在眼前节手术期间的可视化。
22.当前用于在玻璃体视网膜手术期间数字可视化的系统和方法不包括场景相机系统。相反，当在较低放大率下执行手术任务时，它们需要外科医生将可视化系统从观看眼睛的较高放大率图像缩小到眼睛的较低放大率图像。如果外科医生配戴老花眼矫正器并正使用具有最佳观看距离的可视化系统，则这尤其成问题，因为每次外科医生移动可视化系统以观看眼睛的外部(远离视网膜)时，显微镜或相机可能需要重新聚焦。
23.当前的系统和方法还依赖于使用外部照明源在较低放大率下执行手术任务。这会扰乱外科医生暗适应，并可能延长手术时间。
24.本文所述的场景相机系统可以通过包括场景相机来提供眼睛的较低放大率数字图像以改善在玻璃体视网膜手术期间的可视化。场景相机可以允许外科医生当在较低放大率下执行手术任务时避免将可视化系统从观看眼睛的较高放大率数字图像移动到观看眼睛的较低放大率数字图像。较低放大率可以在眼睛的2x-4x放大率范围内。
25.场景相机可以包括透镜，该透镜可以是固定焦距透镜、光机聚焦透镜、手动聚焦透镜、或其任何组合。固定焦距透镜可以在一段时间内提供固定的视图，比如外科手术或外科手术的一部分的持续时间。透镜的焦距可以在150-200mm的范围内，或者可以是适合于获得足够宽的视野以获得合适的眼睛视图的任何焦距。这可以提供外科手术的宽视野，该宽视野可以是包括眼睛并且可选地还包括被插入眼睛中的至少一个手术器械的视图。可以改变场景相机与患者眼睛之间的距离以改变场景相机的视野。场景相机可以被离轴地安装到手术视图路径，该手术视图路径以较高放大率提供眼睛的内部的图像。场景相机可以允许外科医生具有与手术视图路径成倾斜角度的视图路径，该视图路径可以相对于竖直手术视图路径朝向外科医生倾斜。这可以允许外科医生观看视网膜可视化系统，该视网膜可视化系统可以是双目间接眼科显微镜(美国oculus手术有限公司)或(德国卡尔蔡司医疗技术股份公司)，而无需移动该系统、改变焦平面、将视网膜可视化系统从观看眼睛的较高放大率数字图像移动到观看眼睛的较低放大率数字图像，或者无需使用
外部照明源。场景相机可以附接到显微镜，或者可以附接到可视化系统。场景相机可以在显微镜或可视化系统下方延伸，并且可能几乎接触到眼睛。场景相机可以提供眼睛的场景相机数字图像，该图像可以是眼睛的较低放大率数字图像。眼睛的较低放大率数字图像可以包括眼睛并且可选地还包括被插入眼睛中的至少一个手术器械的视图。
26.场景相机可以是单色相机，或场景相机可以是彩色相机，并且场景相机可以包括单色图像传感器或彩色图像传感器。图像传感器可以是电荷耦合装置(ccd)传感器或互补金属氧化物半导体(cmos)传感器。场景相机可以包括具有或不具有颜色滤波器阵列(例如拜耳滤波器)的图像传感器。场景相机可以检测从眼睛的外部反射到透镜中的光并且将对应于检测到的光的信号发送到处理器。处理器可以是图像处理系统的一部分。
27.在本文所述的场景相机系统中，场景相机可以与主相机结合利用。当主相机与场景相机一起使用时，主相机可以允许外科医生在较低放大率下执行手术任务，而无需将可视化系统从观看眼睛的较高放大率数字图像移动到观看眼睛的较低放大率数字图像。主相机可以提供眼睛的主相机数字图像，该图像可以是眼睛的较高放大率数字图像。眼睛的较高放大率数字图像可以包括眼睛的黄斑、玻璃体液、视网膜、玻璃体视网膜病变或其他区域的数字图像，或者其可以仅提供比由场景相机提供的眼睛的较低放大率数字图像更高放大率的数字图像。主相机还可以提供眼睛的立体主相机数字图像，该图像可以是眼睛的立体较高放大率数字图像。
28.主相机可以是数字相机、hdr相机、3d相机、或其任何组合。主相机也可以是耦合到手术显微镜的相机。主相机可以代替在手术显微镜上的目镜，并且可以是第五代图像捕获模块(icm5)3d手术相机。场景相机可以被安装在主相机上，或者可以被安装在可视化系统的另一个部分上。场景相机可以离轴地安装到手术视图路径。场景相机可以通过球窝摩擦安装件、鹅颈管或可延展安装件安装。
29.主相机可以是单色相机，或场景相机可以是彩色相机，并且场景相机可以包括单色图像传感器或彩色图像传感器。主相机也可以是一对用于3d可视化的相机。图像传感器可以是电荷耦合装置(ccd)传感器或互补金属氧化物半导体(cmos)传感器。主相机可以包括具有或不具有颜色滤波器阵列(例如拜耳滤波器)的图像传感器。主相机可以检测从眼睛的内部结构反射的光并将对应于检测到的光的信号发送到处理器。处理器可以是图像处理系统的一部分。
30.场景相机系统可以将可见光照明源用于主相机，该可见光照明源可以是内照明器。可见光照明源可以照亮眼睛的内部结构。替代地，可见光照明源可以被包括在场景相机系统中，并且可以是主相机的一部分。可见光照明源可以包括白光源、发白光二极管(led)、发红外光led、或任何其他合适的光源。可见光照明源可以被配置成使得它在玻璃体视网膜手术期间不干扰外科医生的暗适应。
31.本文所述的场景相机系统可以包括显示器。显示器可以包括能够以足够的分辨率显示眼睛的数字图像以用于眼科手术的任何类型的屏幕或投影仪。例如，该显示器可以包括与眼外科手术结合使用的任何类型的屏幕或投影仪，包括在常规的玻璃体视网膜手术系统中使用的呈现数字图像的那种类型的显示器。显示器可以显示单个图像或用于立体观看的两个图像。显示器可以是数字显示器、屏幕、抬头显示器、头戴式显示器、或其任何组合。显示器可以是平板显示器或超高清3d平板显示器。显示器可以是3d有机发光二极管(oled)
手术显示器。显示器上所显示的图像可以通过一副无源圆偏振眼镜观看。显示器可以是数字辅助玻璃体视网膜手术(“davs”)系统的部件，或者可以是3d可视化系统(瑞士诺华股份公司)的部件。显示器可以显示由场景相机捕获的数字图像，或者可以显示由主相机捕获的数字图像，或者可以同时显示由场景相机捕获的数字图像和由主相机捕获的数字图像。
32.本文所述的场景相机系统可以包括作为多画中画显示器的显示器。多画中画显示器可以包括至少两个输入信号，这些输入信号可以来自场景相机和主相机。多画中画显示器可以同时显示至少两个数字图像。多画中画显示器可以同时显示眼睛的场景相机数字图像和眼睛的主相机数字图像。多画中画显示器可以同时显示多于两个的图像。在其他示例中，多画中画显示器可以显示术中光学相干断层扫描(otc)图像或内窥镜图像。
33.多画中画显示器可以显示主图像和画中画子图像。主图像可以全屏显示，并且画中画子图像可以在小图位置中显示。小图位置可以位于多画中画显示器的顶部、底部、左侧、右侧、或其任何组合。多画中画显示器可以在全屏中显示眼睛的较高放大率数字图像并且在小图位置中显示眼睛的较低放大率数字图像，或者可以在全屏中显示眼睛的较低放大率数字图像并且在小图位置中显示眼睛的较高放大率数字图像。多画中画显示器可以同时显示眼睛的较低放大率数字图像和眼睛的较高放大率数字图像。这可以当在较低放大率下执行手术任务时避免将可视化系统从观看眼睛的较高放大率数字图像移动到观看眼睛的较低放大率数字图像。
34.多画中画显示器可以包括控制器以控制将眼睛的数字图像显示为主图像还是画中画子图像，并可以控制数字图像的大小、位置、相对放置、亮度、分辨率、颜色或其任何组合。多画中画显示器还可以包括控制器以打开或关闭眼睛的较低放大率数字图像。多画中画显示器可以以彩色或单色来显示眼睛的数字图像。多画中画显示器可以是数字显示器、屏幕、抬头显示器、头戴式显示器或其任何组合，并且可以包括多显示器。
35.本文所述的场景相机系统可以通过包括立体场景相机来提供眼睛的立体较低放大率数字图像以改善在玻璃体视网膜手术期间的外部可视化。立体场景相机可以通过捕获眼睛的两个单独的较低放大率数字图像来提供眼睛的立体较低放大率数字图像，该两个单独的较低放大率数字图像可以模拟眼睛的较低放大率右眼视图和眼睛的较低放大率左眼视图。较低放大率右眼视图图像可以与较低放大率左眼视图图像组合，以给出眼睛的立体较低放大率数字图像。眼睛的立体较低放大率数字图像可以显示在多画中画显示器上。眼睛的立体较低放大率数字图像可以允许在较低放大率下执行手术任务。立体场景相机可以包括右透镜和左透镜，并且可以包括用于右透镜的单独图像传感器和用于左透镜的单独图像传感器，或者替代地两个传感器和一个共用透镜。立体场景相机的右透镜和左透镜可以被适当地定位，使得获得较低放大率右眼视图图像和较低放大率左眼视图图像。立体场景相机的右透镜与左透镜之间的距离可以是大约眼内距离，或者可以是大约5-10mm。右透镜和左透镜可以被包括在同一立体场景相机中。立体场景相机可以安装在主相机上，或者可以安装在可视化系统的另一个部分上。立体场景相机可以离轴地安装到手术视图路径。立体场景相机可以通过球窝摩擦安装件、鹅颈管或可延展安装件安装。
36.替代地，立体场景相机的右透镜可以被包括在单独的右场景相机中，并且立体场景相机的左透镜可以被包括在单独的左场景相机中。右场景相机和左场景相机可以被安装
成使得它们组合起来相当于立体场景相机。右场景相机和左场景相机可以安装在主相机上，或者可以安装在可视化系统的另一个部分上。右场景相机和左场景相机可以离轴地安装到手术视图路径。右场景相机和左场景相机可以通过球窝摩擦安装件、鹅颈管或可延展安装件安装。
37.本文所述的场景相机系统可以通过包括红外场景相机来在不使用外部照明源的情况下提供眼睛的较低放大率数字图像以改善在玻璃体视网膜手术期间的可视化。红外场景相机可以是检测红外光的场景相机，红外光可以是波长在0.7-1000微米范围内的光。红外场景相机可以检测从眼睛的外部反射的红外光，并将对应于检测到的红外光的信号发送到处理器以产生眼睛的红外较低放大率数字图像。红外场景相机可以通过使用有源红外照明器或通过检测从其视野中的物体辐射的无源红外光来提供眼睛的红外较低放大率数字图像。可以在多画中画显示器上显示由红外场景相机捕获的眼睛的红外较低放大率数字图像。红外场景相机可以在不使用外部照明源的情况下提供眼睛的红外较低放大率数字图像。当在较低放大率下执行手术任务时，这可以保留外科医生的暗适应。
38.红外场景相机可以是场景相机系统中除场景相机之外的部件，或者可以代替场景相机。红外场景相机可以是包括至少一个红外图像传感器的场景相机。红外图像传感器可以是检测红外光的光电探测器，并且可以是有源红外图像传感器、非冷却式红外图像传感器、红外敏感cmos传感器、或其任何组合。替代地，红外场景相机可以是红外立体场景相机，并且可以具有至少两个红外图像传感器。如果红外场景相机是红外立体场景相机，则可以提供眼睛的立体红外较低放大率数字图像。
39.现在参考图1，场景相机系统100包括场景相机110、主相机120、图像处理系统130、和多画中画显示器140。场景相机系统100可以提供眼睛的较低放大率数字图像以通过允许外科医生在较低放大率下执行手术任务来改善在玻璃体视网膜手术期间的可视化。场景相机110可以捕获眼睛的场景相机数字图像，该图像可以是眼睛141的较低放大率数字图像。眼睛141的较低放大率数字图像可以是对应于视野112的图像，该视野可以是宽视野。视野112可以包括眼睛300，并且可以包括手术器械101a和101b。手术器械101a和101b可以是套管，也可以是用于玻璃体视网膜手术的其他手术工具。场景相机110可以包括透镜111。透镜111可以是可以提供视野112的固定焦距透镜。透镜111可以具有可以提供宽视野的短焦距。透镜111可以具有在12-35mm范围内的焦距，或者可以具有适合于获得合适的视野112的任何焦距。视野112可以在外科手术的持续时间内是固定的。透镜111也可以是光机聚焦透镜、手动聚焦透镜、或其任何组合。
40.场景相机110可以包括场景相机图像传感器115，该场景相机图像传感器可以是电荷耦合装置(ccd)传感器或互补金属氧化物半导体(cmos)传感器。场景相机110可以是单色相机，也可以是彩色相机，并且场景相机图像传感器115可以是单色图像传感器，也可以是彩色图像传感器。场景相机图像传感器115可以是具有颜色滤波器阵列(例如拜耳滤波器)的图像传感器，也可以是没有颜色滤波器阵列的图像传感器。
41.场景相机系统100还可以包括主相机120，该主相机可以与场景相机110结合利用以允许外科医生在较低放大率下执行手术任务，而无需将可视化系统从观看眼睛的较高放大率数字图像移动到观看眼睛的较低放大率数字图像。主相机120可以捕获眼睛的主相机数字图像，该图像可以是眼睛的较高放大率数字图像142。眼睛的较高放大率数字图像142
可以是具有视野122的图像，该视野可以是窄视野。视野122可以包括眼睛300的特写视图，并且可以包括眼睛300的黄斑、玻璃体或其他区域的较高放大率视图。视野122可以是比视野112窄的视野，并且可以对应于具有比眼睛的较低放大率数字图像141更高放大率的眼睛300的数字图像。主相机120还可以被配置为提供眼睛300的立体较高放大率数字图像(未示出)。
42.主相机120可以是数字相机、hdr相机、3d相机、或其任何组合。主相机120也可以是耦合到显微镜的相机。主相机120可以代替在显微镜上的目镜，并且可以是第五代图像捕获模块(icm5)3d手术相机。场景相机110可以通过安装件150安装在主相机120上，并且可以离轴地安装到手术视图路径。场景相机110可以具有与手术视图路径成斜角的视图路径。安装件150可以是球窝摩擦安装件、鹅颈管或可延展安装件。
43.主相机120可以包括主相机图像传感器125，该主相机图像传感器可以是电荷耦合装置(ccd)传感器或互补金属氧化物半导体(cmos)传感器。主相机120可以是单色相机，或者可以是彩色相机，并且主相机图像传感器125可以是单色图像传感器或者可以是彩色图像传感器。主相机图像传感器125可以是具有颜色滤波器阵列(例如拜耳滤波器)的图像传感器，或者可以是没有颜色滤波器阵列的图像传感器。场景相机系统100还可以包括可见光照明源170作为主相机120的可见光照明源。可见光照明源170可以是内照明器，并且可以包括氙气源、白色led光源或任何其他合适的可见光源。可见光照明源170可以照亮眼睛的内部结构。
44.由场景相机图像传感器115和主相机图像传感器125捕获的数字图像可以由图像处理系统130处理。图像处理系统130可以包括处理器135。场景相机110可以使用场景相机图像传感器115来检测从眼睛300的外部反射到透镜111中的光，该场景相机可以将对应于检测到的光的信号发送到处理器135。主相机120可以使用主相机图像传感器125来检测从眼睛300的内部结构反射的光，该主相机可以将对应于检测到的光的信号发送到处理器135。处理器135可以执行指令以产生眼睛的场景相机数字图像(其可以是眼睛的较低放大率数字图像141)和眼睛的主相机数字图像(其可以是眼睛的较高放大率数字图像142)。
45.处理器135可以包括例如微处理器、微控制器、数字信号处理器(dsp)、现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、或被配置为解释和/或执行程序指令和/或处理数据的任何其他数字或模拟电路系统。处理器135还可以包括能够存储和运行算法以产生眼睛300的图像的任何物理装置。虽然处理器135与场景相机图像传感器115和主相机图像传感器125单独描述，但它们可以是单个物理装置的一部分，比如单个相机、单个计算机或一组集成电路。处理器135可以解释和/或执行存储在存储器中的程序指令和/或处理存储在存储器中的数据。存储器可以被部分地或整体地配置为应用存储器、系统存储器、或两者。存储器可以包括被配置用于保持和/或容纳一个或多个存储器模块的任何系统、装置、或设备。每个存储器模块可以包括被配置用于将程序指令和/或数据保留一段时间的任何系统、装置、或设备(例如，计算机可读介质)。所描述的各种服务器、电子装置、或其他机器可以包括一个或多个相似的这种处理器或存储器，用于存储和执行实施相关联的机器的功能的程序指令。
46.场景相机系统100可以包括多画中画显示器140。多画中画显示器140可以同时显示至少两个数字图像。多画中画显示器140可以同时显示眼睛的场景相机数字图像(其可以
是眼睛的较低放大率数字图像141)和眼睛的主相机数字图像(其可以是眼睛的高放大率数字图像142)。对于在较低放大率下执行手术任务，这可以防止将可视化系统从观看眼睛的较高放大率图像移动到观看眼睛的较低放大率图像，这可以包括将手术器械101a和101b插入眼睛300中或从中移除手术器械，或例如将工具插入套管中、检查、重新插入或插入输注套管或缝合伤口。
47.场景相机系统100中的多画中画显示器140可以包括至少两个输入信号，这些输入信号可以是如图2所示的场景相机输入信号201和主相机输入信号202。场景相机输入信号201可以是来自处理器135的用于显示眼睛的场景相机数字图像的指令，该场景相机数字图像可以是眼睛的较低放大率数字图像141。主相机输入信号202可以是来自处理器135的用于显示眼睛的主相机数字图像的指令，该主相机数字图像可以是眼睛的较高放大率数字图像142。由多画中画显示器140显示的眼睛的数字图像可以以彩色或单色来显示。多画中画显示器140可以显示主图像(其可以在全屏位置242中显示)和画中画子图像(其可以在小图位置241中显示)。多画中画显示器140可以将眼睛的较低放大率数字图像141显示为在小图位置241中的画中画子图像和将眼睛的较高放大率数字图像142显示为在全屏位置242中的主图像，如图所示，或者可以将眼睛的较低放大率数字图像141显示为在全屏位置242中的主图像和将眼睛的较高放大率数字图像142显示为在小图位置241中的画中画子图像(未示出)。小图位置241可以位于多画中画显示器140的顶部、底部、左侧、右侧、或其任何组合。小图位置241可以是小于全屏位置242的大小。替代地，多画中画显示器可以全屏并排显示眼睛的较低放大率数字图像141和眼睛的较高放大率数字图像142(未示出)。
48.多画中画显示器140可以包括控制器160。控制器160可以控制在全屏位置242和小图位置241中显示的眼睛的数字图像，并且可以控制数字图像的大小、位置、相对放置、亮度、分辨率、颜色、或任何组合。控制器160还可以控制多画中画显示器140是否显示单个图像或多个图像。处理器135可以改变可见光照明源170的光的开/关状态或光通量或波长，例如响应于来自控制器160的输入，以改善在多画中画显示器140上观看时眼睛300的可见性。多画中画显示器140还可以显示由处理器135或另一个处理器生成的眼睛300的数字图像以及由处理器135或另一个处理器生成的其他信息。这种信息可以包括图形或文本信息，比如手术参数、警告、图表、颜色编码或增强现实信息。多画中画显示器140可以是数字显示器、屏幕、抬头显示器、头戴式显示器、或其任何组合，并且还可以包括多个显示器。
49.场景相机系统100可以包括如图3所示的立体场景相机310。立体场景相机310可以包括右透镜311a和左透镜311b。右透镜311a和左透镜311b可以是可以给出视野312的固定焦距透镜。右透镜311a和左透镜311b可以具有可以提供宽视野的短焦距。右透镜311a和左透镜311b可以具有在150-200mm范围内的焦距，也可以具有适合于获得合适视野312的任何焦距。视野312可以在外科手术的持续时间内是固定的。
50.立体场景相机310可以在手术期间提供眼睛的立体较低放大率数字图像341。立体场景相机310可以检测从眼睛300的外部反射到右透镜311a和左透镜311b的光，并将对应于检测到的光的信号发送到处理器135。处理器135可以执行指令以产生较低放大率右眼视图图像331a和较低放大率左眼视图图像331b。处理器135可以执行指令以组合较低放大率右眼视图图像331a和较低放大率左眼视图图像331b以产生眼睛的立体较低放大率数字图像341。眼睛的立体较低放大率数字图像341可以通过多画中画显示器140来显示，并且可以被
显示在小图位置241。多画中画显示器140可以同时显示眼睛的立体较低放大率数字图像341和眼睛的主相机数字图像(其可以是眼睛的较高放大率数字图像142)。眼睛341的立体较低放大率数字图像可以允许外科医生在较低放大率下执行手术任务，该手术任务可以包括将手术器械101a和101b插入眼睛300中或从中移除手术器械，或例如将工具插入套管中，或缝合伤口。
51.右场景相机310a可以包括右透镜311a，并且左场景相机310b可以包括左透镜311b。右场景相机310a和左场景相机310b可以是两个单独的物理相机。替代地，右场景相机310a和左场景相机310b可以被组合成单个物理立体场景相机。右透镜311a和左透镜311b可以是固定焦距透镜，其可以具有相同的焦距。右场景相机310a可以包括右图像传感器315a，并且左场景相机310b可以包括左图像传感器315b。
52.右图像传感器315a和左图像传感器315b可以是电荷耦合装置(ccd)传感器或互补金属氧化物半导体(cmos)传感器。右图像传感器315a和左图像传感器315b可以是单色图像传感器或可以是彩色图像传感器。右图像传感器315a和左图像传感器315b可以是具有颜色滤波器阵列(例如拜耳滤波器)的图像传感器，或者可以是没有颜色滤波器阵列的图像传感器。
53.右透镜311a可以被适当地定位，使得右场景相机310a可以使用右图像传感器315a检测从眼睛300的外部反射到透镜311a中的光，该右场景相机可以将对应于检测到的光的信号发送到处理器135以产生较低放大率右眼视图图像331a。左透镜311b可以被适当地定位，使得左场景相机310b可以使用左图像传感器315b检测从眼睛300的外部反射到左透镜311b中的光，该左场景相机可以将对应于检测到的光的信号发送到处理器135以产生较低放大率左眼视图图像331b。处理器135可以执行指令以组合较低放大率右眼视图图像331a和较低放大率左眼视图图像331b以产生眼睛的立体较低放大率数字图像341。右透镜311a与左透镜311b之间的距离可以大约为眼内距离，或者可以是大约5-10mm。立体场景相机310可以安装在主相机120上，并且可以离轴地安装到手术视图路径。立体场景相机310可以通过球窝摩擦安装件、鹅颈管或可延展安装件安装。
54.替代地，如果右场景相机310a和左场景相机310b是两个单独的物理相机，它们可以分别安装在主相机120上。右场景相机310a可以通过安装件150a安装在主相机120上，并且左场景相机310b可以通过安装件150b安装在主相机120上。右场景相机310a和左场景相机310b可以离轴地安装到手术视图路径。安装件150a和150b可以是球窝摩擦安装件、鹅颈管或可延展安装件。
55.场景相机系统100可以包括如图4所示的红外场景相机410。红外场景相机410可以是检测红外光的场景相机，红外光可以是波长在0.7-1000微米范围内的光。红外立体相机410可以包括至少一个红外图像传感器415。红外图像传感器415可以是检测红外光的光电探测器。红外图像传感器415可以是有源红外图像传感器、非冷却式红外图像传感器，也可以是红外敏感cmos传感器。红外场景相机410可以检测从眼睛300的外部反射到透镜411中的红外光并将信号发送到处理器135以产生眼睛的红外较低放大率数字图像441。透镜411可以是固定焦距透镜、光机聚焦透镜、手动聚焦透镜、或其任何组合。眼睛的红外较低放大率数字图像441可以通过多画中画显示器140显示，并且可以被显示在小图位置241中。多画中画显示器140可以同时显示眼睛的红外较低放大率数字图像441和眼睛的主相机数字图
像(其可以是眼睛的较高放大率数字图像142)。红外场景相机410可以检测反射的红外光，可以检测发射的红外光，或其任何组合。红外场景相机410可以包括有源红外照明器416，该有源红外照明器可以发射红外光谱的热部分中的红外光。红外场景相机410可以使用红外图像传感器415来检测由有源红外照明器416发射并从眼睛300的外部反射的红外光。
56.由红外场景相机图像传感器415捕获的数字图像可以被发送到图像处理系统130。图像处理系统130可以包括处理器135。红外场景相机410可以使用红外图像传感器415检测从眼睛300的外部反射到透镜411中的红外光，该红外场景相机可以将对应于检测到的红外光的信号发送到处理器135。处理器135可以执行指令以产生眼睛的红外场景相机数字图像，该图像可以是眼睛的红外较低放大率数字图像441。
57.红外场景相机410可以在不使用外部照明源的情况下产生眼睛的红外较低放大率数字图像441。这可以当在较低放大率下执行手术任务时保留外科医生的暗适应，该手术任务可以包括将手术器械101a和101b插入眼睛300中或从中移除手术器械，或者例如将工具插入套管中。
58.红外场景相机410可以通过安装件150安装在主相机120上，并且可以离轴地安装到手术视图路径。安装件150可以是球窝摩擦安装件、鹅颈管或可延展安装件。
59.场景相机系统100可以包括如图5所示的红外立体场景相机510。红外立体场景相机510可以包括右透镜511a和左透镜511b。右透镜511a和左透镜511b可以是可以给出视野512的固定焦距透镜。右透镜511a和左透镜511b可以具有可以提供宽视野的短焦距。右透镜511a和左透镜511b可以具有在12-35mm范围内的焦距，也可以具有适合于获得合适视野512的任何焦距。视野512可以在外科手术的持续时间内是固定的。
60.红外立体场景相机510可以提供眼睛的立体红外较低放大率数字图像541。红外立体场景相机510可以检测从眼睛300外部反射到右透镜511a和左透镜511b的红外光，并将对应于检测到的红外光的信号发送到处理器135。处理器135可以执行指令以产生红外较低放大率右眼视图图像531a和红外较低放大率左眼视图图像531b。处理器135可以执行指令以组合红外较低放大率右眼视图图像531a和红外较低放大率左眼视图图像531b以产生眼睛的立体红外较低放大率数字图像541。眼睛的立体红外较低放大率数字图像541可以显示在多画中画显示器140上，并且可以显示在小图位置241。多画中画显示器140可以显示眼睛的立体红外较低放大率数字图像541和眼睛的主相机数字图像(其可以是眼睛的较高放大率数字图像142)。眼睛的立体红外较低放大率数字图像541可以允许外科医生在较低放大率下执行手术任务且无需使用外部照明源，该手术任务可以包括将手术器械101a和101b插入眼睛300中或从中移除手术器械，或例如将工具插入套管中。
61.右红外场景相机510a可以包括右透镜511a，并且左红外场景相机510b可以包括左透镜511b。右红外场景相机510a和左红外场景相机510b可以是两个单独的物理相机。替代地，右红外场景相机510a和左红外场景相机510b可以组合成单个物理立体场景相机。右透镜511a和左透镜511b可以是固定焦距透镜，其可以具有相同的焦距。右红外场景相机510a可以包括右红外图像传感器515a，并且左红外场景相机510b可以包括左红外图像传感器515b。右红外图像传感器515a和左红外图像传感器515b可以是检测红外光的光电探测器。右红外图像传感器515a和左红外图像传感器515b可以是有源红外图像传感器、非冷却式红外图像传感器、红外敏感cmos传感器、或其任何组合。
62.右透镜511a可以被适当地定位，使得右红外场景相机510a可以使用右红外图像传感器515a检测从眼睛300外部反射的红外光，该右红外场景相机可以将对应于检测到的红外光的信号发送到处理器135以产生红外较低放大率右眼视图图像531a。左透镜511b可以被适当地定位，使得左红外场景相机510b可以使用左红外图像传感器515b检测从眼睛300外部反射的红外光，该左红外场景相机可以将对应于检测到的红外光的信号发送到处理器135以产生红外较低放大率左眼视图图像531b。处理器135可以执行指令以组合红外较低放大率右眼视图图像531a和红外较低放大率左眼视图图像531b以产生眼睛的立体红外较低放大率数字图像541。右透镜511a与左透镜511b之间的距离可以大约为眼内距离，或者可以是大约5-10mm。红外立体场景相机510可以安装在主相机120上，并且可以离轴地安装到手术视图路径。红外立体场景相机510可以通过球窝摩擦安装件、鹅颈管或可延展安装件安装。
63.替代地，如果右红外场景相机510a和左红外场景相机510b是两个单独的物理相机，它们可以单独地安装在主相机120上。右红外场景相机510a可以通过安装件150a安装在主相机120上，并且左红外场景相机510b可以通过安装件150b安装在主相机120上。右红外场景相机510a和左红外场景相机510b可以离轴地安装到手术视图路径。安装件150a和150b可以是球窝摩擦安装件、鹅颈管或可延展安装件。
64.场景相机系统100可以用作如图6所示的可视化系统600中的3d可视化系统(瑞士诺华股份公司)的部件。例如，主相机620可以是3d hdr相机，并且多画中画显示器640可以是3d4k oled手术显示器。多画中画显示器640可以显示眼睛642的较高放大率数字图像的3d手术图像。处理器635可以是超高速3d图像处理器，该处理器可以实时优化3d hdr图像。可视化系统600还可以利用光机聚焦系统655、变焦系统660、可变工作距离670和软件680。场景相机110也可以是比如立体场景相机310的立体场景相机、比如红外场景相机410的红外场景相机、或者红外立体场景相机510。场景相机110可以使用安装件650安装在可视化系统600上，并且可以离轴地安装到手术视图路径。安装件650可以是球窝摩擦安装件、鹅颈管或可延展安装件。场景相机110可以安装在主相机620上，也可以安装在可视化系统600的另一个部分上。
65.图7呈现了用于在玻璃体视网膜手术期间在较低放大率下执行手术任务同时保留外科医生暗适应的方法的流程图。在步骤700中，在不使用外部照明源的情况下，使用比如红外立体场景相机510的红外立体场景相机来捕获眼睛的立体红外较低放大率数字图像。眼睛的立体红外较低放大率数字图像可以是眼睛的外部的立体红外较低放大率数字图像。在步骤701中，使用比如主相机120的主相机来捕获眼睛的较高放大率数字图像，该图像可以是眼睛的内部结构的较高放大率数字图像。在步骤710中，使用比如多画中画显示器140的多画中画显示器来同时观看眼睛的立体红外较低放大率数字图像和眼睛的较高放大率数字图像。在步骤720中，外科医生在较低放大率下执行手术任务，而无需将可视化系统从观看眼睛的较高放大率数字图像移动到观看眼睛的较低放大率数字图像，并且无需使用外部照明源。
66.除非明显相互排斥，场景相机系统100、多画中画显示器140、立体场景相机310、红外场景相机410、红外立体场景相机510、可视化系统600及其部件可以与本文所述的可视化工具和系统的其他元件组合。例如，红外立体场景相机510可以与可视化系统600组合，并且
可以与本文所述的其他场景相机系统一起使用。
67.以上披露的主题应认为是说明性而非限制性的，并且所附权利要求旨在覆盖所有此类修改、增强、以及落入本披露的真实精神和范围内的其他实施例。例如，尽管在玻璃体视网膜手术期间最常需要场景相机系统来改善可视化，但如果它在另一个程序(比如不被另外认为是手术的纯粹诊断程序)中有用，则也可以是采用本文所述的系统和方法。