顯微課堂：熒光在血管神經(jīng)外科中的應(yīng)用前景

在血管神經(jīng)外科手術(shù)中，手術(shù)顯微鏡用于提供手術(shù)區(qū)域的放大和照明視圖。盡管顯微鏡提供的圖像質(zhì)量和光學(xué)放大倍率讓外科醫(yī)生受益匪淺，但外科醫(yī)生必須依靠自己對(duì)色彩的敏銳感知來(lái)區(qū)分不同類(lèi)型的組織。

其中一項(xiàng)挑戰(zhàn)就是如何同時(shí)實(shí)時(shí)可視化并評(píng)估解剖結(jié)構(gòu)和血液流動(dòng)。熒光技術(shù)，例如近紅外 (NIR) 成像與吲哚菁綠 (ICG) 相結(jié)合，通過(guò)實(shí)現(xiàn)血管流動(dòng)的高對(duì)比度可視化來(lái)幫助外科醫(yī)生。不過(guò)，這些技術(shù)存在局限性，特別是無(wú)法同時(shí)可視化血流和解剖細(xì)節(jié)，而且只能生成黑白圖像。

目前市場(chǎng)上有一種創(chuàng)新技術(shù)——增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)熒光技術(shù)，不僅利用了熒光與ICG造影劑的高對(duì)比度，又克服了之前提到的諸多限制。它能提供血管血流和解剖結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)、多光譜彩色可視化，從而幫助外科醫(yī)生更為自信地執(zhí)行和評(píng)估手術(shù)干預(yù)。
 

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表1
表2

均勻化

為了克服手術(shù)顯微鏡系統(tǒng)在亮度分布上的不均勻性，將均勻化濾光片用于每個(gè)輸入幀，通過(guò)基于顯微鏡設(shè)置（工作距離、放大倍率、光圈、照明）應(yīng)用像素級(jí)劃分來(lái)標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)量的亮度，如下圖6所示。該系統(tǒng)采用與每張圖像成比例的補(bǔ)償因子，通過(guò)均勻化，可以補(bǔ)償中心加權(quán)照明的影響。均勻化值的范圍從0%（無(wú)）到100%（最大）。

此外，在均勻化之前對(duì)熒光圖像應(yīng)用旋轉(zhuǎn)、平移和縮放變換，以補(bǔ)償從手術(shù)部位到兩個(gè)傳感器芯片的光束路徑差異。在運(yùn)行時(shí)應(yīng)用雙線(xiàn)性插值，以從周?chē)�像素�?dǎo)出非整數(shù)圓點(diǎn)坐標(biāo)處的熒光強(qiáng)度。

強(qiáng)度縮放

采集圖像的亮度會(huì)隨著工作距離和放大倍率的增加以及光強(qiáng)度的降低而降低。為了補(bǔ)償這種亮度降低，將比例因子用于熒光圖像。

強(qiáng)度調(diào)整與物體細(xì)節(jié)相關(guān)的熒光對(duì)比度、亮度和透明度。強(qiáng)度值范圍從0%（僅熒光可見(jiàn)/物體占主導(dǎo)）到100%（熒光強(qiáng)烈可見(jiàn)且占主導(dǎo)）。

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