手术显微镜系统和用于手术显微镜系统的系统、方法和计算机程序与流程

1.示例涉及手术显微镜系统，并且涉及用于手术显微镜系统的系统、方法和计算机程序。


背景技术：

2.青光眼是一组以视神经乳头进行性萎缩为特征的疾病，导致视野丧失，并最终导致失明。
3.青光眼通常与眼压升高(iop)相关，这是视野丧失进展的最重要风险因素，因为它经由多种机制损伤视神经纤维。在“正常”眼睛中，眼压范围为10至21毫米汞柱。在患有青光眼的眼睛中，压力可升至75毫米汞柱。iop可能是青光眼唯一可治疗的方面，并且其成功降低可有效减缓疾病的进展。
4.眼液分流器或青光眼引流设备越来越多地用于治疗难治性青光眼。传统的青光眼手术(小梁切除术和青光眼引流设备)虽然非常有效，但也存在诸如复视、破坏性眼部感染、引流植入物暴露、角膜肿胀和iop过低等风险。尽管这些风险相对较少出现，但它们使大多数外科医生推迟青光眼手术，直到所有其他侵入性较小的治疗选择(药物和激光治疗)最大化并且患者有明确的青光眼恶化。
5.近年来开发了migs(微创青光眼手术)程序，以减少大多数标准青光眼手术的一些并发症。与其他侵入性技术相比，这些程序具有更高的安全性、更少的并发症和更快的恢复时间。大多数migs方法的目标是房水从小梁网、脉络膜上腔或结膜下层流出。


技术实现要素：

6.可能希望为用于青光眼手术的手术显微镜提供改进的概念。
7.此愿望通过独立权利要求的主题来解决。
8.本公开的示例基于以下发现，即migs程序中的关键步骤包括正确识别小梁网(在前房角镜检查上看到的标志)、避免过度的向外压力以及确认设备或消融器械的正确放置。由于角膜皱襞、过多出血和浅腔导致视野不佳，这使得手术对外科医生来说具有挑战性。由于通过显微镜和前房角镜的视野不佳，单个支架置入的学习曲线对于青光眼外科医生完成他们最初的病例来说可能具有挑战性。另一个发现是青光眼手术治疗的另一个主要差距是外科医生对流出动力学的理解。上述migs方法试图改善水流出以降低眼内的iop。其他系统可能不提供允许外科医生在手术中可视化水流模态并且帮助外科医生定制migs设备的放置和位置以针对高流量或低流量脉管系统的模态。
9.因此，本公开的示例提供了用于手术显微镜系统的系统、方法和计算机程序，以及相应的手术显微镜系统，其处理来自基于多普勒的成像传感器的眼睛的术中传感器数据，基于术中传感器数据确定眼内血流，生成血流的可视化，并将可视化输出给外科医生，以帮助外科医生放置支架。
10.本公开的实施例提供了用于手术显微镜系统的系统。系统包括一个或多个处理器和一个或多个存储设备。系统被配置为从手术显微镜系统的基于多普勒的成像传感器获得眼睛的至少一部分的术中传感器数据。系统被配置为处理术中传感器数据以确定关于眼内血流的信息。系统被配置为生成血流的可视化。系统被配置为基于眼内血流的可视化向手术显微镜系统的显示设备提供显示信号。多普勒成像能够生成指示眼内血流的传感器数据，这些数据经过处理并呈现给外科医生，从而在眼部手术，特别是青光眼手术期间协助外科医生。
11.在各种实施例中，生成可视化，以使得使用显示信号内的一种或多种颜色突出显示血流。例如，一种或多种颜色可用于对比来自组织的图像的血流，和/或区分眼睛内不同深度的血流。
12.在一些实施例中，系统被配置为基于术中传感器数据确定血流量。可以生成可视化，以使得血流的量在显示信号内可视化。量或速度或血流可提供潜在支架位置的良好术中标记。
13.例如，系统可以被配置为基于术中传感器数据确定血流的方向。可以生成可视化，以使得血流的方向在显示信号内可视化。血流的方向是放置支架时可以考虑的另一个因素。
14.在一些实施例中，系统可以被配置为从手术显微镜系统的另一传感器获得眼睛的多个层的术中三维传感器数据。系统可以被配置为在术中三维传感器数据内确定眼睛的多个层。系统可以被配置为将血流分配给眼睛的多个层。可以生成可视化，以使得不同层内的血流在可视化内是可区分的。因此，层间的血流的垂直位置和组织结构都可以显示给外科医生。
15.例如，系统可以被配置为从手术显微镜系统的光学相干断层扫描(oct)传感器获得术中三维传感器数据。oct可用于提供术中三维传感器数据，例如用于眼科手术。
16.在各种实施例中，血流的可视化可以与眼睛的视觉传感器数据(例如，相机传感器数据)合并或叠加。因此，系统可以被配置为从手术显微镜系统的光学成像传感器获得眼睛的术中视觉传感器数据。系统可以被配置为确定术中传感器数据和术中视觉传感器数据之间的对齐。系统可以被配置为基于术中传感器数据和术中视觉传感器数据之间的对齐向显示设备提供显示信号。因此，血流的可视化可以与术中视觉传感器数据一起显示。
17.例如，系统可以被配置为将可视化覆盖在术中视觉传感器数据上。系统可以被配置为向显示设备提供包括具有重叠可视化的术中视觉传感器数据的显示信号。这可以为外科医生提供组合视图，而不需要外科医生在精神上共同定位术中视觉传感器数据和血流的可视化。
18.在各种实施例中，系统被配置为在没有术中视觉传感器数据的情况下向显示设备提供可视化。例如，可视化可以覆盖在手术部位的纯光学图像上。
19.在一些实施例中，术中传感器数据是来自功率多普勒成像传感器的术中传感器数据。功率多普勒传感器比彩色多普勒成像传感器更敏感，但可能不提供有关流动的方向的信息。
20.替代地或附加地，术中传感器数据可以是来自彩色多普勒成像(cdi)传感器的术中传感器数据。cdi可用于测量血流的速度(以及因此血流的量)和血流的方向，其灵敏度低
于功率多普勒成像。
21.本发明的实施例进一步提供了手术显微镜系统，包括系统、基于多普勒的成像传感器和显示设备。
22.在一些实施例中，如上所示，基于多普勒的成像传感器可以是彩色多普勒成像传感器。可替代地，基于多普勒的成像传感器可以是功率多普勒传感器。在第三变型中，手术显微镜系统可以包括彩色多普勒成像传感器和功率多普勒传感器。例如，基于多普勒的成像传感器可以被配置为经由要与眼睛接触的探针生成术中传感器数据。探针用作基于多普勒的成像传感器设置的一部分。
23.在一些实施例中，基于多普勒的成像传感器可以包括用于调整由基于多普勒的成像传感器发射的超声波的穿透深度的范围控制模式。系统可以被配置为控制范围控制模式以适应术中传感器数据的深度。这可以允许系统对手术部位表面附近或组织更深处进行成像。
24.本公开的实施例进一步提供了用于手术显微镜系统的方法。方法包括从手术显微镜系统的基于多普勒的成像传感器获得眼睛的至少一部分的术中传感器数据。方法包括处理术中传感器数据以确定关于眼内血流的信息。方法包括生成血流的可视化。方法包括基于眼内血流的可视化向手术显微镜系统的显示设备提供显示信号。
25.本公开的实施例进一步提供了计算机程序，其具有程序代码，用于当计算机程序在处理器上执行时执行该方法。
附图说明
26.以下将仅以示例的方式并参考附图来描述装置和/或方法的一些示例，其中
27.图1a和1b示出了用于手术显微镜系统的系统的示例的示意图；
28.图1c示出了手术显微镜系统的示例的示意图；
29.图1d到1e示出了眼睛内血流的不同可视化的示意图；
30.图2示出了用于手术显微镜系统的方法的流程图；
31.图3示出了用于青光眼手术的不同传感器和模态的示意图；
32.图4是通过测角镜观察眼睛的示意图；以及
33.图5示出了包括显微镜和计算机系统的示意图；
具体实施方式
34.现在将参考附图更全面地描述各种示例，其中示出了一些示例。在图中，为了清楚起见，线、层和/或区域的厚度可能被放大了。
35.图1a和1b示出了用于手术显微镜系统100的系统110的示例的示意图。系统110包括一个或多个处理器114和一个或多个存储设备116。可选地，系统包括接口112。一个或多个更多处理器耦接到一个或多个存储设备和可选接口。通常，系统的功能由一个或多个处理器提供，例如结合可选接口和/或一个或多个存储设备。系统被配置为从手术显微镜系统100的基于多普勒的成像传感器120，例如经由接口112，获得眼睛160的至少一部分的术中传感器数据。系统被配置为处理术中传感器数据以确定关于眼内的血流的信息。系统被配置为生成血流的可视化。系统被配置为基于眼内的血流的可视化向手术显微镜系统的显示
设备130提供显示信号(例如，经由接口112)。
36.本公开的示例涉及用于手术显微镜系统的系统、方法和计算机程序，以及相应的手术显微镜系统，其使用基于多普勒的成像传感器的术中传感器数据来生成手术期间的眼睛内血流的可视化。一般来说，显微镜，诸如图1c中所示的显微镜150(或“光学载体”)是光学仪器，适用于检查可能太小而不能被人眼(单独)检查的对象。例如，显微镜可以提供样本的光学放大率。在现代显微镜中，通常为相机或成像传感器提供光学放大率，诸如显微镜150的成像传感器152，如图1b所示。可替代地，可以采用纯光学方法。显微镜150进一步可以包括一个或多个用于放大样本上的视图的光学放大组件，诸如物镜(即透镜)。在本技术的上下文中，使用术语“(手术)显微镜系统”，以涵盖系统的不属于实际显微镜(包括光学组件)的部分，但用于与显微镜相结合，诸如系统110、基于多普勒的成像传感器120或显示设备130。
37.图1c示出了包括系统110的手术显微镜系统100(即，在外科手术期间使用的显微镜系统)的示例的示意图。手术显微镜系统进一步包括至少一个基于多普勒的成像传感器120，以及显示设备130。在图1c中，基于多普勒的成像传感器120的(多普勒)探针经由柔性臂122附接到手术显微镜150。图1c所示的显微镜系统是用于眼科手术的手术显微镜系统，即眼科手术。图1c中所示的手术显微镜系统100包括多个可选组件，诸如具有(滚动)支架的基座单元105(包括系统110)、(机械或手动)臂170，该臂170固定显微镜150，其耦接到基座单元105和显微镜150，以及连接到显微镜150的操纵手柄180。一个或多个显示设备可以是显微镜150的一部分，例如作为辅助或视觉显示器。例如，系统110可以包括或实现(基于多普勒的成像传感器的)多普勒收发器、基于多普勒的成像传感器的范围控制和基于多普勒的成像传感器的信号数字化器。在辅助显示器130和/或视觉显示器上，血流的可视化132可以显示为颜色叠加。
38.有多种不同类型的显微镜。如果显微镜用于医学或生物领域，则通过显微镜观察的样本可能是有机组织的样本，例如排列在培养皿内或存在于患者身体的一部分中。本公开的示例涉及用于眼科手术的手术显微镜和手术显微镜系统。因此，样本或有机组织样本是患者的眼睛160，或至少是眼睛的一部分。
39.系统被配置为从手术显微镜系统100的基于多普勒的成像传感器120获得眼睛160的至少一部分的术中传感器数据。通常，基于多普勒的(超声波)成像是一种基于超声波成像的技术。在“经典”超声波成像中，也称为脉冲回波超声波成像，脉冲被传输到组织中，回波的幅度和往返时间与关于脉冲方向性的知识一起用于生成组织的深度图像。在基于多普勒的成像(或基于多普勒的超声波成像)中，代替(或除了)回波的幅度，回波的多普勒频移用于确定组织或流体相对于多普勒探针的速度。基于多普勒的超声波成像用于测量血管内的血流，诸如心脏、动脉和静脉，或确定组织的运动，诸如心脏壁。
40.有多种类型的基于多普勒的成像传感器。第一种基于多普勒的(超声波)成像传感器是称为“彩色多普勒成像传感器”的传感器，它通常用于可视化动脉或静脉中的血流，因为它支持确定血流的方向。例如，术中传感器数据可以是来自彩色多普勒成像传感器的术中传感器数据。基于多普勒的成像传感器可以是彩色多普勒成像传感器。在彩色多普勒成像(也称为彩色血流成像，cfi)中，基于多普勒的成像传感器可以配置为基于从给定样本的体积中返回的后续脉冲的回波之间的相移生成组织或液体(例如血液)的速度的估计。可替
代地，从给定样本的体积返回的回波之间的时间延迟的差可用于估计速度。在二十世纪八十年代早期引入的cdi中，运动的速度可能只能沿由超声波探针发射的脉冲的方向测量。在更先进的传感器配置中，诸如可以在示例中使用的那些，如果需要血流的方向性，则可以通过改变发射的超声波脉冲的角度来确定血流的方向，例如使用波束成形。因此，彩色多普勒成像传感器的术中传感器数据可以包括关于眼内血流的速度和/或运动的方向的信息。
41.另一种基于多普勒的(超声波)成像是功率多普勒成像。在能量多普勒成像中，不是分析组织或液体的运动的速度和/或方向，而是可视化多普勒信号的强度。例如，手术显微镜系统的基于多普勒的成像传感器可以是功率多普勒传感器。术中传感器数据可以是来自功率多普勒成像传感器的术中传感器数据。功率多普勒传感器可以被配置为确定给定样本的体积处的多普勒频移的幅度。因此，彩色多普勒成像传感器的术中传感器数据可以包括关于眼内血流的运动的强度(或功率)的信息。虽然功率多普勒成像可能无法提供有关血流方向性或速度的信息，但其灵敏度可能高于cdi的灵敏度。
42.在一些实施例中，可以组合两种多普勒成像技术。例如，术中传感器数据可以包括来自功率多普勒成像传感器的术中传感器数据和来自彩色多普勒成像传感器的术中传感器数据。
43.两种类型的传感器都使用与眼睛接触的探针(经由凝胶)。探针包括超声波发射器(或至少一种用于发射由脉冲发生器生成的超声波脉冲的发射模态)和传感器(或与眼睛接触的传感器的至少一部分)。因此，基于多普勒的成像传感器可以被配置为经由要与眼睛接触的探针生成术中传感器数据。在一些实施例中，基于多普勒的成像传感器可以是单独的传感器(或多个单独的传感器，如果使用两种类型的基于多普勒的成像传感器)。可替代地，基于多普勒的成像传感器的功能可以由系统110实现。
44.在本公开的各种实施例中，术中传感器数据可以包括图像数据，例如二维图像数据帧。例如，在图像数据中，眼睛的组织可以显示为灰度图像，并且基于多普勒的血流的可视化可以显示为叠加(例如彩色)在灰度图像上。可替代地，术中传感器数据可以包括两组图像数据，一组示出眼睛的组织(例如基于脉冲回波超声波成像)，另一组示出基于多普勒的血流的可视化。如果使用两种类型的基于多普勒的成像传感器，来自两个传感器的图像数据可以包括在术中传感器数据中。可替代地，术中传感器数据可以包括原始数据，例如与一个或多个由超声波发射器发射的脉冲回波的幅度和/或相位有关的原始数据，例如连同由超声波发射器发射的脉冲相对于探针的角度。
45.从基于多普勒的成像传感器获得的传感器数据是术中传感器数据，即在手术期间产生的传感器数据。例如，可以在手术期间获得和处理术中传感器数据。换言之，该系统可以被配置为在对眼睛进行手术期间对术中传感器数据执行实时处理。因此，该系统可以被配置为在手术期间向显示设备提供显示信号，例如实时(即相对于相应的术中传感器数据具有预先确定的最大延迟)。
46.系统被配置为处理术中传感器数据以确定关于眼内血流的信息。如上所述，术中传感器数据可以包括关于眼内血流的信息，例如有关眼内的血流的运动的强度(或功率)的信息、有关眼内血流的方向的信息和/或有关眼内血流量的信息。术中传感器数据可以包括用于眼睛的至少一部分的多个不同位置的相应传感器数据。例如，如果术中传感器数据包括图像数据，则图像数据的每个像素可以包括关于一天中该部分的多个不同位置的位置的
血流的信息。该系统可以被配置为处理术中传感器数据以从术中传感器数据中提取关于眼内血流的信息，例如，用于眼睛的部分的多个位置。例如，系统可以被配置为处理在图像数据内可见的颜色(颜色指示血液的方向、速度和/或强度)以从术传感器数据中提取关于眼内血流的信息，或处理原始数据以从术中传感器数据中提取有关眼内血流的信息。在任何情况下，系统可以被配置为基于术中传感器数据确定血流量。附加地或替代地，系统可以被配置为基于术中传感器数据确定血流的方向。在处理之后，系统可能已经为眼睛的部分的多个位置中的每一个编译了关于血流的信息。
47.随后，系统为眼睛的该部分的多个位置生成血流的可视化。换言之，系统被配置为生成血流的可视化。在一些实施例中，可以使用不同的符号来可视化血流，例如向量箭头指示方向，更粗的箭头表示较高的血流量，较长的箭头表示较高的速度等。替代地或附加地，可以使用不同的颜色来可视化血流。换言之，可以生成可视化，以使得使用显示信号内的一种或多种颜色突出显示血流。例如，生成可视化，以使得血流的方向在显示信号内可视化，例如，使得使用不同的颜色突出显示不同的方向。附加地或替代地，可以生成可视化，以使得血流的量在显示信号内被可视化。例如，可以生成可视化，以使得使用不同颜色突出显示不同血流的量(或速度)。例如，可以生成可视化，其中血流的第一方向由第一颜色范围(例如黑色到红色)指示，并且血流的第二方向由第二颜色范围(例如黑色到蓝色)指示，并且其中颜色范围内的颜色表示在相应方向上的血流的量和/或速度。替代地，可以选择具有四个方向和四个颜色范围(例如黑色到黄色、绿色、蓝色和红色)的可视化。
48.图1d到1e示出了眼睛内血流的不同可视化的示意图。在图1d中，血流的方向用箭头可视化，箭头的粗细表示血量，并且箭头的长度表示速度。在图1e中，使用不同的图案可视化血流的方向，这些图案代表不同的颜色范围，使用不同的密度图案可视化血流的量，这些图案代表颜色的范围内的不同颜色。
49.在一些实施例中，可以区分不同深度的血流。例如，眼睛可以包括多个不同的层，其中血流发生在多个层中的一层或几层。系统因此可以识别多个层，并且将所确定的血流分配给发生血流的相应层。因此，系统被配置为从手术显微镜系统的另一个传感器140(或者替代地或附加地从基于多普勒的成像传感器)(例如经由接口112)获得眼睛的多个层的术中三维传感器数据。例如，系统可以被配置为从手术显微镜系统的光学相干断层扫描(oct)传感器140获得术中三维传感器数据。因此，手术显微镜传感器可以包括光学相干断层扫描传感器140。替代地，系统可以被配置为将基于多普勒的成像传感器的基础脉冲回波超声波传感器数据变换成三维传感器数据以获得术中三个维传感器数据，例如通过从脉冲回波超声波传感器数据中提取多个层。
50.系统可以被配置为在术中三维传感器数据内确定眼睛的多个层。例如，术中三维传感器数据可以包括眼睛的部分的组织的三维表示。系统可以被配置为识别眼睛的部分的组织的三维表示内的层，并且基于在眼睛的部分的组织的三维表示内识别的层来确定多个层。
51.系统进一步可以被配置为将血流分配给眼睛的多个层。为了确定血流发生在眼睛表面下方的哪个深度，用于基于多普勒的成像传感器的超声波脉冲的穿透深度可以适用于多个层中的不同层。因此，基于多普勒的成像传感器可以包括范围控制模式，例如控制电路，用于调整由基于多普勒的成像传感器(例如，由基于多普勒的成像传感器的探针的发射
器)发射的超声波的穿透深度。这可以允许系统对手术部位表面附近或组织更深处进行成像。系统可以被配置为控制范围控制模式以适应术中传感器数据的深度。例如，系统可以被配置为控制范围控制模式，使得术中传感器数据的深度与多个层中的层对齐。例如，系统可以被配置为控制范围控制模式，使得由基于多普勒的成像传感器发射的超声波的穿透深度顺序地瞄准多个层中的每一层，以在多个层的每一层中获得表示血流的术中传感器数据。可以生成可视化，以使得不同层内的血流在可视化内是可区分的。例如，不同层的血流可以用不同的颜色表示。换言之，系统可以被配置为生成可视化，以使得不同层的血流由不同的颜色表示。
52.系统被配置为基于眼内血流的可视化向手术显微镜系统的显示设备130提供显示信号。例如，显示设备可以是手术显微镜150的目镜显示器，或者布置在手术显微镜或手术显微镜系统的基座单元处的辅助显示器。
53.因为在一些实施例中，基于多普勒的成像传感器的探针可以在眼睛表面上移动，所以术中传感器数据可以与眼睛的部分的视觉感知对齐，例如，以在目镜内提供准确的重叠，或生成包括正确重叠的眼睛的表面的视觉表示和血流的视觉表示的可视化。例如，系统可以被配置为经由接口112从手术显微镜系统的光学成像传感器152(例如，从手术显微镜系统的手术显微镜150的光学成像传感器152)获得眼睛的术中视觉传感器数据。例如，光学成像传感器152可以包括或者是基于aps(有源像素传感器)或ccd(电荷耦合器件)的成像传感器。例如，如图3和4所示，光学成像传感器可配置为经由测角镜生成术中视觉传感器数据(可用于重新引导光学成像传感器和眼睛之间的光路，因此手术显微镜系统的光学成像传感器可以从侧面生成术中视觉传感器数据的棱镜)。
54.系统可以被配置为确定术中传感器数据和术中视觉传感器数据之间的对齐。如前所述，术中传感器数据可以包括图像数据。在图像数据中，眼睛的组织可以显示为灰度图像，并且基于多普勒的血流的可视化可以叠加(例如以彩色)显示在灰度图像上。可替代地，术中传感器数据可包括两组图像数据，一组显示眼睛的组织(例如基于脉冲回波超声波成像)，以及另一组显示基于多普勒的血流的可视化。系统可以被配置为确定图像数据中所示的眼睛的组织与术中视觉传感器数据之间的对齐。例如，系统可以被配置为从图像数据和术中视觉传感器数据中提取眼睛的组织的轮廓。系统可以被配置为使轮廓彼此对齐，例如使用轮廓模态匹配。例如，系统可以被配置为结合(例如，术中传感器数据的)深度信息执行血管曲折度和厚度的图像/图案识别。例如，系统可以被配置为执行轮廓的平移、旋转和/或变形以使轮廓彼此对齐(例如，基于测角镜的形状)。一旦视觉术中传感器数据与术中传感器数据对齐，系统就知道术中传感器数据相对于眼睛的位置。此信息还可用于将术中传感器数据与术中三维传感器数据对齐。换言之，系统可以被配置为将术中传感器数据与术中三维传感器数据对齐，例如，基于视觉术中传感器数据和术中传感器数据之间的对齐，或类似于在视觉术中传感器数据和术中传感器数据之间执行的对齐。
55.系统可以被配置为基于术中传感器数据和术中视觉传感器数据之间的对齐向显示设备提供显示信号。在一些实施例中，可以向外科医生提供基于相机的样本的视图，即，其中手术显微镜用于生成视觉术中传感器数据，然后经由集成在手术显微镜的目镜中的显示器呈现给外科医生。在这种情况下，可视化可以覆盖在术中视觉传感器数据上，并且可以经由显示设备将结果图像呈现给外科医生。换言之，系统可以被配置为将可视化覆盖在术
中视觉传感器数据上，并且将包括具有覆盖的可视化的术中视觉传感器数据的显示信号提供给显示设备。附加地或替代地，系统可以被配置为将可视化覆盖在术中三维传感器数据的视觉表示上，并且将包括具有覆盖的可视化的术中三维传感器数据的视觉表示的显示信号提供给显示设备，例如作为血流和组织的三维表示。
56.可替代地，术中传感器数据和术中视觉传感器数据之间的对齐可以仅用于确定可视化相对于眼睛的位置。在一些实施例中，通过手术显微镜观察到的眼睛的视图可以是光学视图，而不涉及成像传感器。仅仅可视化可以叠加在光学视图上，例如使用透明显示器或经由单向镜。系统可以被配置为在没有术中视觉传感器数据的情况下向显示设备提供可视化。显示设备可以被配置为将可视化覆盖在眼睛的光学视图上。可视化相对于眼睛上的光学视图的位置可以基于术中传感器数据和术中视觉传感器数据之间的对齐。
57.接口112可以对应于用于接收和/或发送信息的一个或多个输入和/或输出，这些信息可以是在模块内、模块之间或不同实体的模块之间的根据指定代码的数字(比特)值。例如，接口112可以包括被配置为接收和/或发送信息的接口电路。在实施例中，一个或多个处理器114可以使用一个或多个处理单元、一个或多个处理设备、任何用于处理的装置来实现，诸如处理器、计算机或可与相应地适配的软件一起操作的可编程硬件组件。换言之，一个或多个处理器114的所描述的功能也可以在软件中实现，然后在一个或多个可编程硬件组件上执行。这样的硬件组件可以包括通用处理器、数字信号处理器(dsp)、微控制器等。在至少一些实施例中，一个或多个存储设备116可以包括以下组中的至少一个元件：计算机可读存储介质，诸如磁或光存储介质，例如硬盘驱动器、闪存、软盘、随机存取存储器(ram)、可编程只读存储器(prom)、可擦除可编程只读存储器(eprom)、电子可擦除可编程只读存储器(eeprom)或网络存储。
58.系统和手术显微镜系统的更多细节和方面结合所提出的概念或上文或下文描述的一个或多个示例(例如图2至图5)被提及。该系统和手术显微镜系统可以包括一个或多个附加的可选特征，其对应于所提出的概念的一个或多个方面或上文或下文描述的一个或多个示例。
59.图2示出了用于手术显微镜系统的相应方法的流程图，例如用于图1a到1e的手术显微镜系统100。方法包括从手术显微镜系统的基于多普勒的成像传感器获得210眼睛的至少一部分的术中传感器数据。方法包括处理220术中传感器数据以确定关于眼内血流的信息。方法包括生成230血流的可视化。方法包括基于眼内血流的可视化向手术显微镜系统的显示设备提供240显示信号。
60.如上所述，结合图1a到1e的系统110和手术显微镜系统100描述的特征同样可以应用于图2的方法。
61.方法的更多细节和方面结合所提出的概念或上文或下文描述的一个或多个示例(例如图1a至1e、3至5)被提及。方法可以包括对应于所提出概念的一个或多个方面或上文或下文描述的一个或多个示例的一个或多个附加可选特征。
62.本公开的各种实施例涉及集成多普勒成像(例如，由图1a至1e的系统提供)，用于显微镜中的血管可视化(例如，使用多普勒显微镜)。彩色多普勒成像(cdi)或功率多普勒可用于获取流速，特别是当集成到显微镜系统中时，可用于评估眼部血流。这对于更准确的支架放置和术中水流出的确认特别有用。
63.另一种应用是作为一种非侵入性方法来检测视网膜异常，诸如视网膜脱离。视网膜由视网膜中央动脉供血，视网膜中央动脉在眼球后方约1cm处进入视神经，然后分为上下分支。然后这些动脉中的每一个进一步分为上鼻小动脉和下鼻小动脉以及颞上小动脉和颞下小动脉，它们也沿着视网膜表面进一步分支。
64.多普勒显微镜可用于检测这些视网膜膜结构中的血流，如果手术过程后发生脱离和/或视网膜完全固定，可提供实时视觉确认。它还可以在术中用于识别周围视网膜中高度血管化的视网膜或脉络膜部位，这些部位可用作手术期间移植的移植物，以获得更好的临床结果。多普勒显微镜的另一个应用是识别眼睛内的转移部位。这种眼癌，诸如脉络膜转移，最常与滋养癌性肿瘤的大量血管化区域有关。多普勒成像可用于术中识别这些部位，并作为手术后临床确认所有肿瘤组织已得到治疗。虽然已经在文献中研究了眼睛的多普勒成像，但该技术尚未集成到显微镜中，以便在眼科的术中手术中使用。
65.彩色多普勒成像(cdi)使用以赫兹为单位的多普勒频移原理来测量以厘米/秒为单位的血流速度。cdi的优点是它是非侵入性的，不受不良眼部介质的影响，不需要造影剂或辐射，并且已在眼科对眼部血流成像方面得到证明。cdi测量血流速度，并且这可以用作手术期间给定血管内潜在支架位置的良好术中标记。
66.功率多普勒比cdi对血流的检测和演示更敏感，但不提供有关血流方向的信息。然而，它对检测最小血流具有更高的灵敏度，并且可用于获得使用标准彩色多普勒难以或不可能获得的图像，其具有更好的边缘清晰度和流动的连续性的描述。功率多普勒对于小血管和检测低速血流的血管特别有用。
67.cdi和功率多普勒都可用于生成术中传感器数据。这些成像技术中的一种或两种技术的组合都可以耦合到显微镜系统中(例如，经由系统)。代表特定区域内血流速度和速度的颜色可以作为覆盖物(即可视化)呈现在目镜或数字屏幕上，为外科医生提供更大的临床信心。功率多普勒成像可以与三维成像一起完成，以提供体积信息。
68.多普勒成像还可以与光学相干断层扫描(oct)相结合，以提供对眼睛不同层的安全、非侵入性可视化，并实时绘制血管结构中的血流图。
69.图3示出了用于青光眼手术的不同传感器和模态的示意图。图3示出了手术显微镜(即光学载体)150，其具有指向测角镜300的显微镜物镜/透镜154，测角镜300将手术显微镜的光路重新定向到眼睛160。非侵入性多普勒换能器(探针)120可以与显微镜耦接，或者集成为光学载体的一部分，或者作为连接到显微镜系统的可扩展手持件。图3进一步示出了多普勒探针120，其经由柔性臂122附接到显微镜150。在手术期间，探针可以通过从显微镜延伸的柔性支撑臂保持在紧靠患者眼睛的位置。超声波凝胶310可以用作眼表面和探针尖端之间的中介，即，多普勒探针经由超声波凝胶310与眼睛接触。图4示出了通过测角镜300观察眼睛160的示意图。图4进一步示出了直接观察并通过测角镜300观察的手术器械400。
70.通过向血管发射高频声波并测量反射，系统可能能够测量和显示液体通过血管的运动(例如血流)。处理单元(例如系统110)可以在手术期间将声波的强度改变为不同的颜色以实时反映流动的强度。此外，可以使用范围控制来调整超声波的穿透深度，从而使系统可以对角膜和巩膜附近的图像进行成像，或者对视网膜结构进行更深的成像。
71.通过血管曲折度和厚度的图像识别，结合深度信息，系统可以配置为将多普勒图像(即术中传感器数据)与来自显微镜光学器件或相机的视觉图像匹配(即对齐)(即视觉术
中传感器数据)并显示颜色覆盖(例如可视化)，作为目镜或数字屏幕上的图像注入。此外，图像可以重构为三维图像，以结合功率多普勒显示血管的体积。
72.多普勒成像还可以与光学相干断层扫描(oct)相耦接，以提供对眼睛的不同层的安全、非侵入性可视化，并实时映射血管结构中的血流。在此场景中，可以在手术过程中同时获得组织结构和血流的高分辨率断层图像。
73.所提出的概念可以通过在手术期间提供给定血管内潜在支架位置的实时术中标记来实现更大的临床信心。此外，多普勒显微镜可用作检测眼内视网膜血管结构或肿瘤生长的非侵入性方法。
74.结合所提出的概念或上文或下文描述的一个或多个示例(例如图1a至2、5)提及了该概念的更多细节和方面。该概念可以包括对应于所提出概念的一个或多个方面或上文或下文描述的一个或多个示例的一个或多个附加可选特征。
75.一些实施例涉及显微镜，显微镜包括结合一个或多个图1至4所描述的系统。可替代地，显微镜可以是结合一个或多个图1至4描述的系统的一部分或连接到系统。图5示出了包括显微镜和计算机系统的示意图。图5示出了系统500的示意图，该系统500被配置为执行本文所述的方法。系统500包括显微镜510和计算机系统520。显微镜510被配置为拍摄图像并连接到计算机系统520。计算机系统520被配置为执行本文描述的方法的至少一部分。计算机系统520可以被配置为执行机器学习算法。计算机系统520和显微镜510可以是单独的实体，但也可以一起集成在一个共同的外壳中。计算机系统520可以是显微镜510的中央处理系统的一部分和/或计算机系统520可以是显微镜510的子组件的一部分，诸如显微镜510的传感器、执行器、相机或照明单元等。
76.计算机系统520可以是具有一个或多个处理器和一个或多个存储设备的本地计算机设备(例如个人计算机、笔记本电脑、平板计算机或移动电话)，或者可以是分布式计算机系统(例如具有一个或多个处理器的云计算系统和分布在各个位置的一个或多个存储设备，例如，在本地客户端和/或一个或多个远程服务器群和/或数据中心)。计算机系统520可以包括任何电路或电路组合。在一个实施例中，计算机系统520可以包括一个或多个可以是任何类型的处理器。如本文所用，处理器可以指任何类型的计算电路，诸如但不限于微处理器、微控制器、复杂指令集计算(cisc)微处理器、精简指令集计算(risc)微处理器、非常长的指令字(vliw)微处理器、图形处理器、数字信号处理器(dsp)、多核处理器、现场可编程门阵列(fpga)，例如显微镜或显微镜组件(例如相机)或任何其他类型的处理器或处理电路。可以包括在计算机系统520中的其他类型的电路可以是定制电路、专用集成电路(asic)等，诸如例如，用于无线设备的一个或多个电路(诸如通信电路)，如移动电话、平板电脑、笔记本电脑、双向无线电和类似的电子系统。计算机系统520可以包括一个或多个存储设备，其可以包括一个或多个适用于特定应用的存储器元件，诸如随机存取存储器(ram)形式的主存储器、一个或多个硬盘驱动器和/或一个或多个处理可移动媒体的驱动器，诸如光盘(cd)、闪存卡、数字视频磁盘(dvd)等。计算机系统520还可以包括显示设备、一个或多个扬声器以及键盘和/或控制器，该键盘和/或控制器可以包括鼠标、轨迹球、触摸屏、语音识别设备或任何其他允许系统用户使用向计算机系统520输入信息和从计算机系统520接收信息的设备。
77.一些或所有方法步骤可以通过(或使用)硬件装置来执行，例如处理器、微处理器、
可编程计算机或电子电路。在一些实施例中，一些一个或多个最重要的方法步骤可以由这样的装置执行。
78.取决于某些实施要求，本发明的实施例可以以硬件或软件来实施。可以使用非暂时性存储介质来执行该实施，诸如数字存储介质，例如软盘、dvd、蓝光、cd、rom、prom和eprom、eeprom或flash存储器，其上存储有电子可读控制信号，其与可编程计算机系统协作(或能够协作)以执行相应的方法。因此，数字存储介质可以是计算机可读的。
79.根据本发明的一些实施例包括具有电子可读控制信号的数据载体，其能够与可编程计算机系统协作，从而执行本文描述的方法之一。
80.通常，本发明的实施例可以实现为具有程序代码的计算机程序产品，当计算机程序产品在计算机上运行时，该程序代码可操作用于执行方法之一。例如，程序代码可以存储在机器可读载体上。
81.其他实施例包括存储在机器可读载体上的用于执行本文描述的方法之一的计算机程序。
82.换言之，因此，本发明的实施例是具有程序代码的计算机程序，当该计算机程序在计算机上运行时，该计算机程序用于执行本文描述的方法之一。
83.因此，本发明的进一步实施例是存储介质(或数据载体，或计算机可读介质)，其包括存储在其上的计算机程序，用于在由处理器执行时执行本文所述的方法之一。数据载体、数字存储介质或记录介质通常是有形的和/或非过渡的。本发明的进一步实施例是如本文所述的装置，包括处理器和存储介质。
84.因此，本发明的进一步实施例是表示用于执行本文所述方法之一的计算机程序的数据流或信号序列。数据流或信号序列可以例如被配置为经由数据通信连接、例如经由互联网传送。
85.进一步实施例包括处理装置，例如计算机或可编程逻辑器件，其被配置为或适用于执行本文描述的方法之一。
86.进一步实施例包括其上安装有用于执行本文所述方法之一的计算机程序的计算机。
87.根据本发明的进一步实施例包括装置或系统，该装置或系统被配置为将用于执行本文描述的方法之一的计算机程序传送(例如，电子地或光学地)到接收器。例如，接收器可以是计算机、移动设备、存储设备等。例如，装置或系统可以包括用于将计算机程序传送到接收器的文件服务器。
88.在一些实施例中，可编程逻辑器件(例如，现场可编程门阵列)可用于执行本文描述的方法的一些或所有功能。在一些实施例中，现场可编程门阵列可以与微处理器协作以执行本文描述的方法之一。通常，这些方法优选地由任何硬件装置来执行。
89.如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合，并且可以缩写为“/”。
90.尽管已经在装置的上下文中描述了一些方面，但显然这些方面也表示相应方法的描述，其中块或设备对应于方法步骤或方法步骤的特征。类似地，在方法步骤的上下文中描述的方面也表示对应装置的对应块或项目或特征的描述。
91.参考符号列表
92.100手术显微镜系统
93.105基座单元
94.110系统
95.112接口
96.114一个或多个处理器
97.116一个或多个存储设备
98.120基于多普勒的成像传感器
99.122柔性臂
100.130显示设备
101.132可视化
102.140光学相干断层扫描传感器
103.150手术显微镜
104.160眼睛
105.170臂
106.180转向手柄
107.210获取术中传感器数据
108.220处理术中传感器数据
109.230生成血流的可视化
110.240向显示设备提供显示信号
111.300测角镜
112.310超声波凝胶
113.400手术器械
114.500系统
115.510显微镜
116.520计算机系统