JP5764472B2 - 内視鏡診断装置 - Google Patents
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Description
これらの図に示す内視鏡診断装置10は、通常光及び自家蛍光観察用の複数の励起光を発する光源装置12と、光源装置12から発せられる光を導光して被写体の被観察領域に照射し、被写体からの反射光又は自家蛍光を撮像する内視鏡本体14と、内視鏡本体14で撮像された画像を画像処理して内視鏡画像を出力するプロセッサ装置16と、プロセッサ装置16から出力される内視鏡画像を表示する表示装置18と、入力操作を受け付ける入力装置20とによって構成される。
光源装置12は、光源制御部22と、それぞれ中心波長の異なるレーザ光を発する2種類のレーザ光源LD1、LD2と、コンバイナ(合波器)24と、カプラ(分波器)26とによって構成されている。
被写体の被観察領域に含まれるこれら自家蛍光物質の量は、観察部位によっても異なるし、その被観察領域が病変か否かによっても、病変の進行度合いによっても、そして、各個人によっても異なるため、励起光の中心波長や照射強度によって、観察される自家蛍光画像のコントラストは異なる。
例えば、他の自家蛍光物質として、NADHやコラーゲンがあり、それぞれ波長範囲が約250〜400nm、約200〜400nmの励起光を受けて、自家蛍光を発する。
また、自家蛍光観察モードに切り替えられると、プレ撮影に用いられた複数の撮像条件のうち、後述する記憶部72に記憶された自家蛍光画像のコントラストに基づいて、後述する撮像条件決定手段71によって、自家蛍光観察に最も適した撮像条件が決定され、その撮像条件に基づいて光源制御部22により光量制御がなされる。なお、後述する入力装置20を介して新規の撮像条件を追加することも可能である。
レーザ光源LD1、LD2としては、ブロード型のInGaN系レーザダイオードが利用でき、また、InGaNAs系レーザダイオードやGaNAs系レーザダイオード等を用いることもできる。
なお、本発明の励起光の波長は、上記例に限定されず、例えば、中心波長473±10nmの光なども好適に利用することができる。
続いて、内視鏡本体14は、被写体内に挿入される内視鏡挿入部28の先端から4系統(4灯)の光(通常光、ないし、自家蛍光観察用(プレ撮影用を含む)の励起光)を出射する照明光学系と、被観察領域の内視鏡画像を撮像する1系統(1眼)の撮像光学系とを有する、電子内視鏡である。内視鏡本体14は、内視鏡挿入部28と、内視鏡挿入部28の先端の湾曲操作や観察のための操作を行う操作部30と、内視鏡診断装置10を光源装置12及びプロセッサ装置16に着脱自在に接続するコネクタ部32A、32Bとを備える。
なお、励起光遮断部78は、例えば、450nm〜640nmまでの波長帯域の光を透過するバンドパスフィルタである。
プレ撮影は、あくまで撮像条件の決定を目的とするものであって自家蛍光画像等を取得することを目的とするものではなく、また、出力する撮像データのデータ容量が小さくなれば、後述する画像処理部68のコントラスト算出手段69におけるコントラストの算出も迅速に行うことができるためである。
また、自家蛍光観察時においては、前述の記憶部72に記憶された一連の自家蛍光画像のコントラストに基づいて、制御部70の後述する撮像条件決定手段71において、被写体の被対象領域の自家蛍光観察に最適な撮像条件が決定され、決定された最適な撮像条件に基づいて光源制御部22によりレーザ光源LD1、LD2が制御され、最適な自家蛍光観察がなされる。
続いて、プロセッサ装置16は、画像処理部68と、制御部70と、記憶部72とを備え、画像処理部68はコントラスト算出手段69を、制御部70は撮像条件決定手段71を、それぞれ備える。制御部70には、表示装置18及び入力装置20が接続されており、入力装置20は、上述のとおり、撮像モード(通常光観察モード、及び自家蛍光観察モード)の切り替えはもちろん、入力装置20を介して新規な撮像条件を追加設定することもできる。
プロセッサ装置16は、内視鏡本体14の切り替えスイッチ66や入力装置20から入力される指示に基づき、光源装置12の光源制御部22を制御するとともに、内視鏡本体14から入力される画像信号を画像処理し、表示用画像を生成して、記憶部72に記憶し、また、表示装置18に出力する。
なお、自家蛍光画像信号(自家蛍光画像)は、内視鏡本体14より供給される上述の通常光の画像信号と自家蛍光の画像信号とを画像処理部68で合成することで生成される合成画像信号(合成画像)である。
LmaxとLminとを算出した上で、これらの値を基に、Micalsonコントラストの式(1)を計算する。
前述と同様、算出された自家蛍光画像のコントラストは、自家蛍光画像データ及び自家蛍光画像の撮像条件等と共に制御部70を通じて記憶部72に記憶される。
上述の他にも、LmaxとLminとの単純な比率(Lmax/Lmin)を
また、前述の画素値と画素の数に対応するヒストグラムの全面積、つまり、自家蛍光画像の全画素数と、自家蛍光画像の全画素値の積算値とを用いて、画素値の平均値を算出し、その平均値を自家蛍光画像のコントラストとしてもよい。
また、コントラスト算出手段69におけるコントラストの算出方法の切り替えは、入力装置20を通じて行うことができる。
また、制御部70は、画像処理部68で画像処理され表示可能となった表示用画像を記憶部72に記憶し、また、入力装置20等の指示により必要に応じて表示装置18で表示する。
また、制御部70は、通常光観察モードから自家蛍光観察モードに切り替えられた際に、撮像条件決定手段71において、記憶部72に記憶された直近の複数の自家蛍光画像のうち最もコントラストの高い自家蛍光画像に基づいて撮像条件を決定し、決定された撮像条件に基づいて光源制御部22を制御することで、被写体の被観察領域に最適な撮像条件下で自家蛍光観察を行うことができる。
以上が本発明の内視鏡診断装置10の構成である。
本発明の通常光観察モードは、通常光観察と自家蛍光のプレ撮影とを1フレーム内で交互に行う。通常光観察モードの通常光観察時の場合、光源制御部22の制御により、レーザ光源LD1が消灯され、レーザ光源LD2が点灯される。レーザ光源LD2から発せられた中心波長445±10nmのレーザ光は、蛍光体54A、54Bに照射され、蛍光体54A、54Bから白色光が発せられる。蛍光体54A、54Bから発せられた白色光は被写体に照射され、その反射光が撮像素子58で受光されて、R、G、Bチャンネルの画像信号を含む通常光画像が撮像される。通常光画像は、そのR、G、Bチャンネルの画像信号に基づいて表示装置18にカラー表示される。
第1撮像条件から第3撮像条件に基づいて、光源制御部22を通じてレーザ光源LD1及びLD2の発光、照射強度及び照射時間が制御され、レーザ光源LD1及びLD2から発せられた励起光は被写体に照射され、励起光に基づく被写体の自家蛍光が励起光遮断部78を通って撮像素子58で受光されて、R、G、Bチャンネルの画像信号が出力される。
撮像素子58で出力された撮像条件ごとの自家蛍光の画像信号は、プレ撮影の前後いずれかにおいて撮像され、記憶部72に記憶された通常光の画像信号(通常光画像信号)と、画像処理部68において合成され、撮像条件に対応した自家蛍光画像(合成画像)が生成される。
これより、第1撮像条件から第3撮像条件に対応した自家蛍光画像は、そのR、G、Bチャンネルの画像信号に基づいて表示装置18にそれぞれ疑似カラー表示される。
まず、第1フレームにおいて、白色光(つまり、LD2+蛍光体)の発光と第1撮像条件でのプレ撮影がなされ、次に、第2フレームにおいて、白色光の発光と第2撮像条件でのプレ撮影とがなされ、最後に、第3フレームにおいて、白色光の発光と第3撮像条件でのプレ撮影とがなされ、これらが順次繰り返される。
なお、図8のグラフにおける電流値は、レーザ光源LD1及びLD2の照射強度に対応する。また、白色光の発光はレーザ光源LD2+蛍光体によるものであるため、レーザ光源LD2は、図8のグラフの一点鎖線の部分においても実際は動作をしている。
通常光観察モードから自家蛍光観察モードに切り替えられると、制御部70は、記憶部72から上述の撮像条件(第1撮像条件から第3撮像条件)に基づく直近のコントラストを取得し、撮像条件決定手段71によって、最もコントラストの高い撮像条件を決定する。なお、コントラストの算出は、前述のとおり、撮像条件に対応した自家蛍光画像に基づいて、画像処理部68のコントラスト算出手段69において行われる。
以下の表1では、第1撮像条件のコントラストが最も高いため、第1撮像条件が決定される。
その場合、自家蛍光観察モードに切り替えられると、撮像条件決定手段71は、それまでに算出され、記憶された自家蛍光画像のコントラストを取得し、撮像条件決定手段71によって、最もコントラストの高い撮像条件を決定し、決定された撮像条件に基づいて自家蛍光観察が行われてもよく、観察対象となる撮影部位に対応した所定の撮像条件に基づいて自家蛍光観察が行われても良く、また、直近の自家蛍光観察モードの撮像条件が記憶部72に記憶されており、その直近の撮像条件に基づいて自家蛍光観察が行われてもよい。
12 光源装置
14 内視鏡本体
16 プロセッサ装置
18 表示装置
20 入力装置
22 光源制御部
24 コンバイナ(合波器)
26 カプラ(分波器)
28 内視鏡挿入部
30 操作部
32A、32B コネクタ部
34 軟性部
36 湾曲部
38 先端部(内視鏡先端部)
40 アングルノブ
42A、42B 照明窓
44 観察窓
45 鉗子口
46A、46B、48A、48B 光ファイバ
50A、50B、52A、52B、56 レンズ
54A、54B 蛍光体
58 撮像素子
62 スコープケーブル
64 A/D変換器
66 切り替えスイッチ
68 画像処理部
69 コントラスト算出手段
70 制御部
71 撮像条件決定手段
72 記憶部
74 回転フィルタ
76 透過部
78 励起光遮断部
LD1、LD2 レーザ光源
Claims (15)
- 通常光観察を行う通常光観察モードと自家蛍光観察を行う自家蛍光観察モードとの2つの観察モードを有し、それらを切り替えて使用される内視鏡診断装置であって、
白色光を照射する通常光源と、中心波長の異なる2以上の励起光を照射する励起光源と、を有する光源部と、
前記光源部から励起光が生体組織に照射されることによって、該生体組織に含まれる自家蛍光物質から発せられる自家蛍光を撮像して自家蛍光画像を取得する撮像部と、
前記撮像部によりプレ撮影で取得された自家蛍光画像に基づいて自家蛍光画像のコントラストを算出するコントラスト算出手段と、
算出された前記自家蛍光画像のコントラストを、励起光源より同時に照射される励起光の種類及びそれらの照射強度の比率である撮像条件と共に複数記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された自家蛍光画像のコントラストに基づいて本撮影用の撮像条件を決定する撮像条件決定手段と、を備え、
前記通常光観察モードに切り替えられた場合に、前記通常光と前記励起光とを交互に、かつ、該励起光を予め設定された複数の撮像条件ごとに順番で繰り返し照射して、前記撮像部によりプレ撮影を行って自家蛍光画像を取得し、前記コントラスト算出手段により、プレ撮影で取得された複数の自家蛍光画像のコントラストを算出して、前記撮像条件と共に前記記憶部に記憶し、
前記自家蛍光観察モードに切り替えられた場合に、前記撮像条件決定手段により、前記記憶部に記憶された直近の複数の自家蛍光画像のコントラストに基づいて本撮影用の撮像条件を決定する内視鏡診断装置。 - 前記低い画素値Lminは、前記ヒストグラムから高い値5%を除いた後のヒストグラムにおける低い値10%の平均値であり、前記高い画素値Lmaxは、前記ヒストグラムから高い値5%を除いた後のヒストグラムにおける高い値10%の平均値であることを特徴とする請求項2〜7のいずれかに記載の内視鏡診断装置。
- 前記コントラスト算出手段における前記コントラストの算出は、前記自家蛍光画像の画素値からヒストグラムを作成し、前記ヒストグラムから高い値10%を除いた後のヒストグラムの高い値30%の平均値を前記コントラストとすることで算出されることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡診断装置。
- 前記コントラスト算出手段は、前記複数の励起光源の照射強度の比率を変えて複数のコントラストを算出し、前記撮像条件決定手段は、それらのコントラストを、最小二乗法を用いて2次曲線でフィッティングを行い、その最大ピークを与える励起光源の照射強度の比率を被写体の被対象領域の自家蛍光観察に最適な撮像条件として決定することを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の内視鏡診断装置。
- 前記コントラスト算出手段において前記コントラストの算出に用いられる前記自家蛍光画像は、前記撮像素子において低解像度で出力された自家蛍光画像であることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の内視鏡診断装置。
- 前記コントラスト算出手段において前記コントラストの算出に用いられる前記自家蛍光画像は、前記撮像素子において前記撮像画像の中心領域のみが出力された自家蛍光画像であることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の内視鏡診断装置。
- 前記自家蛍光画像は、前記撮像部において撮像される通常光の画像信号と自家蛍光の画像信号とに基づいて、画像処理部により生成される合成画像であることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の内視鏡診断装置。
- 前記光源部は、前記励起光源として、第1の励起光源と第2の励起光源とを備え、前記第1の励起光源と前記第2の励起光源との照射強度を1:0とする第1撮像条件、
前記第1の励起光源と前記第2の励起光源との照射強度を0.5:0.5とする第2撮像条件、及び
前記第1の励起光源と前記第2の励起光源との照射強度を0:1とする第3撮像条件に基づいて撮像を行い、
前記コントラスト算出手段は、前記第1撮像条件に対する第1のコントラストと、前記第2撮像条件に対する第2のコントラストと、前記第3撮像条件に対する第3のコントラストとをそれぞれ算出し、
前記撮像条件決定手段は、前記第1のコントラスト、前記第2のコントラスト、及び第3のコントラストのうち、最もコントラストの大きい撮像条件を決定し、前記決定された撮像条件に基づいて、自家蛍光観察が行われることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の内視鏡診断装置。 - 前記波長帯域の異なる複数の励起光源は、中心波長405±10nmの第1の励起光源と、中心波長445±10nmの第2の励起光源と、を備えることを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載の内視鏡診断装置。
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