Significance: Hyperspectral imaging (HSI) can support intraoperative perfusion assessment, the identification of tissue structures, and the detection of cancerous lesions. The practical use of HSI for minimal-invasive surgery is currently limited, for example, due to long acquisition times, missing video, or large set-ups. Aim: An HSI laparoscope is described and evaluated to address the requirements for clinical use and high-resolution spectral imaging. Approach: Reflectance measurements with reference objects and resected human tissue from 500 to 1000 nm are performed to show the consistency with an approved medical HSI device for open surgery. Varying object distances are investigated, and the signal-to-noise ratio (SNR) is determined for different light sources. Results: The handheld design enables real-time processing and visualization of HSI data during acquisition within 4.6 s. A color video is provided simultaneously and can be augmented with spectral information from push-broom imaging. The reflectance data from the HSI system for open surgery at 50 cm and the HSI laparoscope are consistent for object distances up to 10 cm. A standard rigid laparoscope in combination with a customized LED light source resulted in a mean SNR of 30 to 43 dB (500 to 950 nm). Conclusions: Compact and rapid HSI with a high spatial- and spectral-resolution is feasible in clinical practice. Our work may support future studies on minimally invasive HSI to reduce intra- and postoperative complications.

中文翻译：

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用于在可见光和近红外光谱范围内同时进行高分辨率视频和快速高光谱成像的腹腔镜系统。

意义：高光谱成像 (HSI) 可以支持术中灌注评估、组织结构识别和癌变病变检测。HSI 在微创手术中的实际应用目前受到限制，例如，由于采集时间长、视频丢失或设置大。目的：描述和评估 HSI 腹腔镜，以满足临床使用和高分辨率光谱成像的要求。方法：在 500 到 1000 nm 范围内对参考对象和切除的人体组织进行反射率测量，以显示与经批准的用于开放手术的医疗 HSI 设备的一致性。研究了不同的物体距离，并确定了不同光源的信噪比 (SNR)。结果：手持式设计可在 4.6 秒内在采集期间实时处理和可视化 HSI 数据。同时提供彩色视频，并可通过推扫式成像的光谱信息进行增强。来自 HSI 系统的 50 厘米开放手术和 HSI 腹腔镜的反射数据对于高达 10 厘米的物体距离是一致的。标准刚性腹腔镜结合定制的 LED 光源产生 30 至 43 dB（500 至 950 nm）的平均 SNR。结论：具有高空间和光谱分辨率的紧凑、快速的 HSI 在临床实践中是可行的。我们的工作可能支持未来对微创 HSI 的研究，以减少术中和术后并发症。同时提供彩色视频，并可通过推扫式成像的光谱信息进行增强。来自 HSI 系统的 50 厘米开放手术和 HSI 腹腔镜的反射数据对于高达 10 厘米的物体距离是一致的。标准刚性腹腔镜结合定制的 LED 光源产生 30 至 43 dB（500 至 950 nm）的平均 SNR。结论：具有高空间和光谱分辨率的紧凑、快速的 HSI 在临床实践中是可行的。我们的工作可能支持未来对微创 HSI 的研究，以减少术中和术后并发症。同时提供彩色视频，并可通过推扫式成像的光谱信息进行增强。来自 HSI 系统的 50 厘米开放手术和 HSI 腹腔镜的反射数据对于高达 10 厘米的物体距离是一致的。标准刚性腹腔镜结合定制的 LED 光源产生 30 至 43 dB（500 至 950 nm）的平均 SNR。结论：具有高空间和光谱分辨率的紧凑、快速的 HSI 在临床实践中是可行的。我们的工作可能支持未来对微创 HSI 的研究，以减少术中和术后并发症。标准刚性腹腔镜结合定制的 LED 光源产生 30 至 43 dB（500 至 950 nm）的平均 SNR。结论：具有高空间和光谱分辨率的紧凑、快速的 HSI 在临床实践中是可行的。我们的工作可能支持未来对微创 HSI 的研究，以减少术中和术后并发症。标准刚性腹腔镜结合定制的 LED 光源产生 30 至 43 dB（500 至 950 nm）的平均 SNR。结论：具有高空间和光谱分辨率的紧凑、快速的 HSI 在临床实践中是可行的。我们的工作可能支持未来对微创 HSI 的研究，以减少术中和术后并发症。