JP5993237B2 - 蛍光観察装置 - Google Patents

Description

本発明は、蛍光観察装置に関するものである。

従来、生体に励起光を照射して生体に含まれる病変部から蛍光を発生させ、該蛍光を撮影し、取得された蛍光画像において病変部を高輝度領域として観察する蛍光観察装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特許第３７７１９８５号公報

しかしながら、特許文献１の場合、励起光が照射され続けることにより蛍光が退色したときに、蛍光画像内の高輝度領域の輝度が低下する。このときに、ユーザは、高輝度領域の輝度値が、退色が原因で低下したのか、または、対象部位における組織の性質が原因で低下したのかを正しく認識できない可能性がある。

また、例えば、尿管に蛍光物質を含む液体を流動させて尿管の位置を高輝度領域として識別する場合に、流体が断続的に尿管を移動することにより、高輝度領域が断続的に撮影される。最後に撮影された高輝度領域を、次に高輝度領域が撮影されるまでの間、表示し続けた場合、現在表示されている高輝度領域域の位置が、実際の尿管の位置からずれている可能性がある。

このように、特許文献１の蛍光観察装置を用いたのでは、時間の経過に伴って変化し得る輝度値や位置などの高輝度領域の特性が、本来の高輝度領域の特性とは異なったものとして画像に表示されることがある。そして、現在画像に表示されている高輝度領域の特性の信頼度が低下したときに、ユーザはその信頼度の低下を認識することができないため、高輝度領域の本来の特性を適切に解釈できないという問題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、現在画像に表示されている高輝度領域の特性の信頼度を認識して高輝度領域の位置や輝度値などの本来の特性を適切に解釈することができる蛍光観察装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、観察対象に励起光を照射する光源と、該光源からの前記励起光の照射により前記観察対象において発生した蛍光を撮影し蛍光画像を生成する蛍光画像生成部と、該蛍光画像生成部により生成された前記蛍光画像内において、所定の閾値以上の輝度値を有する高輝度領域の位置を抽出する抽出部と、該抽出部により抽出された高輝度領域の位置を記憶する記憶部と、前記高輝度領域の特性の変化の要因となり得る物理量の、前記抽出部により前記高輝度領域の位置が抽出された時刻からの変化量を検出する検出部と、該検出部により検出された前記変化量に基づいて、前記抽出部により抽出された前記高輝度領域の特性の信頼度を算出する信頼度算出部と、前記記憶部に記憶されている前記高輝度領域の位置に前記信頼度算出部により算出された前記信頼度に応じた表示態様を付与した表示画像を生成する表示画像生成部とを備える蛍光観察装置を提供する。

本発明によれば、蛍光画像生成部により蛍光画像が生成されると、抽出部により蛍光画像内における高輝度領域の位置が抽出され、抽出された高輝度領域の位置が記憶部に記憶された後、該記憶部に記憶されている位置に高輝度領域が表示された表示画像が表示画像生成部により生成される。

この場合に、表示画像内の高輝度領域の特性は、当該高輝度領域が抽出されてからの時間の経過に伴って変化している可能性がある。このような特性の変化の要因となり得る物理量の変化量が検出部により検出され、表示画像内の高輝度領域には検出された変化量に基づいて変化する表示態様が表示画像生成部により与えられる。これにより、ユーザは、現在表示画像に表示されている高輝度領域の特性の信頼度を表示態様から認識して該高輝度領域の位置や輝度値などの本来の特性を適切に解釈することができる。

上記発明においては、前記検出部が、前記抽出部により前記高輝度領域の位置が抽出された時刻からの経過時間を前記物理量の変化量として検出してもよい。
このようにすることで、時間の経過に伴って変化する高輝度領域の位置や輝度値などの特性の信頼度を算出することができる。

また、上記発明においては、前記光源が、前記励起光と共に参照光を前記観察対象に照射し、前記光源からの前記参照光の照射により前記観察対象から戻る戻り光を撮影し参照画像を生成する参照画像生成部を備え、前記検出部が、前記参照画像生成部により生成された前記参照画像における、前記抽出部により前記高輝度領域の位置が抽出された時刻からの前記観察対象の移動量を前記物理量の変化量として検出してもよい。
このようにすることで、観察対象の移動に伴って変化する高輝度領域の位置の信頼度を算出することができる。

また、上記発明においては、前記信頼度算出部が、前記物理量の変化量の増加に伴って減少する関数に従って前記信頼度を算出してもよい。
このようにすることで、高輝度領域の特性の信頼度を簡単な計算で算出することができる。

また、上記発明においては、前記検出部が、前記経過時間に加えて、前記励起光の強度を検出し、前記信頼度算出部が、前記経過時間と前記励起光の強度との積の増加に伴って減少する、前記蛍光の退色特性に基づく関数に従って、前記信頼度を算出してもよい。
このようにすることで、物理量の変化量として励起光の照射量が検出され、照射量の増加に伴って退色により減衰する蛍光の強度と対応した表示態様で高輝度領域が表示される。これにより、ユーザは、高輝度領域の表示態様から、現在の高輝度領域における蛍光のより正確な強度を認識することができる。

また、上記発明においては、前記関数が、前記観察対象毎に設定されていてもよい。
このようにすることで、要求される高輝度領域の特性の信頼度の精度は観察部位毎に異なるので、その精度の応じた関数を用いることにより、より適切な信頼度をユーザに認識させることができる。

また、上記発明においては、前記信頼度算出部は、前記物理量の変化量が所定の閾値以上となったときに、前記信頼度を０％と算出してもよい。
このようにすることで、高輝度領域の特性の信頼度が十分に低下したことをユーザに迅速に認識させることができる。

また、上記発明においては、前記記憶部は、前記抽出部により前記高輝度領域の位置が抽出される度に、記憶している前記高輝度領域の位置を新たに抽出された高輝度領域の位置に更新してもよい。
このようにすることで、新たな高輝度領域の位置が抽出されると、記憶部に記憶されている高輝度領域の位置が更新され、検出部により物理量の変化量が検出し直されることにより、信頼度が１００％に回復する。これにより、より正確な信頼度を算出することができる。

また、上記発明においては、前記表示画像生成部が、前記物理量の変化量に応じた色相、明度または彩度を前記高輝度領域の位置に付与してもよい。
このようにすることで、合成画像において、ユーザは、高輝度領域の色相、明度または彩度から、高輝度領域の位置や輝度などの特性の信頼度を認識することができる。

本発明によれば、現在画像に表示されている高輝度領域の特性の信頼度を認識して高輝度領域の位置や輝度値などの本来の特性を適切に解釈することができるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係る蛍光観察装置の全体構成図である。 高輝度領域が抽出された時刻からの経過時間から信頼度を導出する関数を示すグラフである。 図１の蛍光観察装置の動作を説明するフローチャートである。 （ａ）〜（ｄ）図１の蛍光観察装置により時系列で生成される合成画像を示す図である。 図１の蛍光観察装置の動作の変形例を説明するフローチャートである。 高輝度領域が抽出された時刻からの経過時間から信頼度を導出する関数の変形例を示すグラフである。 図１の蛍光観察装置により生成される合成画像の変形例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る蛍光観察装置の全体構成図である。 経過時間に基づく信頼度および移動量に基づく信頼度を軸とする色相空間を示す図である。 図８の蛍光観察装置により生成される合成画像の変形例を示す図である。 高輝度領域が抽出された時刻からの経過時間から信頼度を導出する関数のもう１つの変形例を示すグラフである。 図１の蛍光観察装置のもう１つの変形例を示す全体構成図である。 高輝度領域が抽出された時刻からの経過時間と励起光の強度との積から信頼度を導出する関数を示すグラフである。

以下に、本発明の第１の実施形態に係る蛍光観察装置１について、図１〜図７を参照して説明する。
本実施形態に係る蛍光観察装置１は、内視鏡装置であって、図１に示されるように、体内に挿入される細長い挿入部２と、光源３と、該光源３からの励起光および白色光（参照光）を挿入部２の先端２ａから観察対象Ｘに向けて照射する照明ユニット４と、挿入部２の先端２ａに設けられ、観察対象Ｘである生体組織の画像情報Ｓ１，Ｓ２を取得する撮像ユニット５と、挿入部２の基端側に配置され、撮像ユニット５により取得された画像情報Ｓ１，Ｓ２を処理する画像処理ユニット６と、該画像処理ユニット６により処理された合成画像Ｇを表示する表示部７とを備えている。

光源３は、キセノンランプ３１と、該キセノンランプ３１から発せられた光から、励起光および白色光（照明光：波長帯域４００〜７４０ｎｍ）を切り出すフィルタ３２と、フィルタ３２により切り出された励起光および白色光を集光するカップリングレンズ３３とを備えている。

照明ユニット４は、挿入部２の長手方向のほぼ全長にわたって配置されたライトガイドファイバ４１と、挿入部２の先端２ａに設けられた照明光学系４２とを備えている。ライトガイドファイバ４１は、カップリングレンズ３３により集光された励起光および白色光を導光する。照明光学系４２は、ライトガイドファイバ４１により導光されてきた励起光および白色光を拡散させて、挿入部２の先端２ａに対向する観察対象Ｘに照射する。

撮像ユニット５は、観察対象Ｘの所定の観察範囲から戻る光を集光する対物レンズ５１と、該対物レンズ５１により集光された光のうち、励起波長以上の光（励起光および蛍光）を反射し、励起波長より短い波長の白色光（戻り光）を透過するダイクロイックミラー５２と、該ダイクロイックミラー５２により反射された蛍光およびダイクロイックミラー５２を透過した白色光をそれぞれ集光する２つの集光レンズ５３，５４と、集光レンズ５３，５４により集光された白色光および蛍光を撮影するＣＣＤまたはＣＭＯＳのような２個の撮像素子５５，５６とを備えている。

撮像素子５５，５６は、白色光画像情報Ｓ１および蛍光画像情報Ｓ２を取得するようになっている。
図中、符号５７は、ダイクロイックミラー５２により反射された光のうち励起光を遮断する（例えば、波長帯域７６０〜８５０ｎｍの光だけを透過する）励起光カットフィルタである。

画像処理ユニット６は、撮像素子５５により取得された白色光画像情報Ｓ１から白色光画像（参照画像）Ｇ１を生成する白色光画像生成部（参照画像生成部）６１と、撮像素子５６により取得された蛍光画像情報Ｓ２から蛍光画像Ｇ２を生成する蛍光画像生成部６２と、該蛍光画像生成部６２により生成された蛍光画像Ｇ２において、予め設定されている閾値以上の輝度値を有する画素の位置を抽出する抽出部６３と、該抽出部６３により抽出された画素の位置を記憶する記憶部６４と、抽出部６３により抽出された画素が有する特性の信頼度を算出する信頼度算出部（検出部）６５と、記憶部６４に記憶されている位置の画素に信頼度算出部６５により算出された信頼度に応じた色相を有するマーキング画像（表示画像）Ｇ３を生成するマーキング画像生成部（表示画像生成部）６６と、白色光画像Ｇ１とマーキング画像Ｇ３とを重畳して合成画像Ｇを生成する画像合成部６７とを備えている。

抽出部６３は、蛍光画像生成部６２から入力された蛍光画像Ｇ２の各画素の輝度値と所定の閾値とを比較し、所定の閾値以上の輝度値を有する画素を高輝度領域Ｐとして抽出し、抽出した画素の位置を記憶部６４に出力する。また、抽出部６３は、画素の位置を記憶部６４に出力するのと同時に、トリガ信号を信頼度算出部６５に出力する。

記憶部６４は、抽出部６３から入力された画素の位置を記憶する。記憶部６４は、抽出部６３から画素の位置が新たに入力される度に、それまで記憶していた画素の位置を新たな画素の位置に更新する。これにより、記憶部６４には、最新の高輝度領域Ｐの位置が記憶される。記憶部６４は、更新したタイミングで画素の位置をマーキング画像生成部６６に出力する。

信頼度算出部６５は、タイマを有し、抽出部６３からトリガ信号が入力されるとその入力をトリガとしてタイマによる時間の測定を開始する。そして、信頼度算出部６５は、タイマにより測定された経過時間（変化量）に基づいて、高輝度領域Ｐの特性の信頼度を計算する。これにより、時刻（物理量）の変化が要因で変化し得る高輝度領域Ｐの特性、例えば、位置や輝度値の信頼度が算出される。信頼度算出部６５は、算出された信頼度をマーキング画像生成部６６に出力する。

高輝度領域Ｐの特性の信頼度は、図２に示されるように、経過時間の増加に伴って線形に減少する関数に従って算出される。この関数の傾きは、ユーザにより任意に設定されてもよく、予め測定した経過時間と高輝度領域Ｐの位置の変化量との関係に基づいて設定されてもよい。信頼度算出部６５は、抽出部６３からトリガ信号が新たに入力される度に、タイマにより測定された経過時間をゼロにリセットし、ゼロから時間の測定を再開する。

マーキング画像生成部６６は、信頼度と色相とが対応づけられた色相スケールを保持している。マーキング画像生成部６６は、信頼度算出部６５から入力された信頼度と対応する色相を色相スケールから選択し、記憶部６４から入力された位置の画素に、選択した色相を付与することによりマーキング画像Ｇ３を生成する。

次に、このように構成された蛍光観察装置１の作用について説明する。
本実施形態に係る蛍光観察装置１を用いて観察対象Ｘである体内の生体組織を観察するには、体内に挿入部２を挿入し、挿入部２の先端２ａを観察対象Ｘに対向させる。そして、光源３を作動させて励起光および白色光を発生させ、カップリングレンズ３３によりライトガイドファイバ４１に入射させる。ライトガイドファイバ４１内を導光されて挿入部２の先端２ａに達した励起光および白色光は、照明光学系４２により拡散されて観察対象Ｘに照射される。

観察対象Ｘにおいては、内部に含まれている蛍光物質が励起光により励起されることにより蛍光が発せられると共に、観察対象Ｘの表面において白色光が反射される。蛍光および反射された白色光は、観察対象Ｘから挿入部２の先端２ａに戻り、その一部の観察範囲内から発せられた蛍光および白色光が対物レンズ５１により集光される。

図３に、本実施形態に係る蛍光観察装置１による合成画像Ｇの生成処理を説明するフローチャートを示す。
対物レンズ５１により集光された蛍光および白色光はダイクロイックミラー５２により波長毎に分岐され、例えば４００〜７００ｎｍの波長帯域の白色光は、集光レンズ５４により集光され、撮像素子５５により白色光画像情報Ｓ１として取得される（ステップＳ１）。

また、対物レンズ５１により集光された蛍光および白色光の内、ダイクロイックミラー５２を反射した光、例えば７００〜８５０ｎｍの波長帯域の励起光および蛍光を含む光からは、励起光カットフィルタ５７により励起光（例えば７４０ｎｍ以下の光）が除去された後に、蛍光のみが集光レンズ５３により集光されて撮像素子５６により蛍光画像情報Ｓ２として取得される（ステップＳ１）。

各撮像素子５５，５６により取得された画像情報Ｓ１，Ｓ２は、画像処理ユニット６に送られる。画像処理ユニット６においては、白色光画像情報Ｓ１が白色光画像生成部６１に入力されて白色光画像Ｇ１が生成される（ステップＳ２）。一方、蛍光画像情報Ｓ２が蛍光画像生成部６２に入力されて蛍光画像Ｇ２が生成される（ステップＳ２）。

生成された蛍光画像Ｇ２は、抽出部６３に送られて、所定の閾値以上の輝度値を有する高輝度領域Ｐの位置が抽出される（ステップＳ３）。高輝度領域Ｐが存在しない場合には（ステップＳ３のＮＯ）、合成画像Ｇとして白色光画像Ｇ１がそのまま表示部７に表示され（ステップＳ９）、ステップＳ１に戻る。

高輝度領域Ｐが存在する場合には（ステップＳ３のＹＥＳ）、抽出された高輝度領域Ｐの位置が、抽出部６３から記憶部６４に出力され、該記憶部６４に記憶される（ステップＳ４）。これと共に、トリガ信号が抽出部６３から信頼度算出部６５に出力され、該信頼度算出部６５においてタイマが経過時間の測定を開始し（ステップＳ５，Ｓ６）、測定された経過時間から高輝度領域Ｐの特性の信頼度が計算され（ステップＳ７）、算出された信頼度がマーキング画像生成部６６に出力される。そして、マーキング画像生成部６６において、高輝度領域Ｐの位置に、信頼度算出部６５から入力された信頼度に対応する色相を有するマーキング画像Ｇ３が生成される（ステップＳ８）。

なお、図３において、Ｎは、高輝度領域Ｐが抽出された蛍光画像Ｇ２の順番を示す数字である。すなわち、画像情報Ｓ１，Ｓ２の取得を開始してから最初に高輝度領域Ｐが抽出されるまでの間はＮ＝０となり、ステップＳ４〜ステップＳ８の処理は行われない。その後、高輝度領域Ｐが抽出されるとステップＳ４〜Ｓ８の処理が開始され、高輝度領域Ｐが蛍光画像Ｇ２から抽出される度にＮがインクリメントされる。

生成されたマーキング画像Ｇ３は、画像合成部６７において、白色光画像生成部６１から送られてきた白色光画像Ｇ１と重畳され（ステップＳ９）、生成された合成画像Ｇが画像合成部６７から表示部７に出力される。蛍光画像Ｇ２から高輝度領域Ｐが抽出されない期間があった場合（ステップＳ３のＮＯ）、合成画像Ｇに表示される高輝度領域Ｐの色相は、図４（ａ）〜（ｃ）に示されるように、信頼度算出部６５により算出される信頼度が経時的に低下するのにしたがって、経時的に変化する。図４（ａ）〜（ｄ）において、ハッチングの向きの違いは、色相の違いを示している。また、図４（ａ）〜（ｄ）は、観察対象Ｘに存在する尿管（破線参照。）に蛍光物質を含む液体を流動させて撮影した合成画像Ｇを示している。

そして、抽出部６３により新たに高輝度領域Ｐが抽出されたとき（ステップＳ３のＹＥＳ）、記憶部６４に記憶される高輝度領域Ｐの位置が更新されることにより（ステップＳ４）、図４（ｄ）に示されるように、合成画像Ｇに表示される高輝度領域Ｐの位置が最新のものに更新される。このときに、信頼度算出部６５において、タイマにより測定された経過時間がゼロにリセットされて信頼度が１００％と算出されることにより、高輝度領域Ｐの色相も初期の色相とされ、その後高輝度領域Ｐが抽出されない場合は、高輝度領域Ｐの色相が経時的に変化する。

この場合に、例えば、観察対象Ｘに含まれる尿管に蛍光物質を含む液体を流動させると、液体が間欠的に尿管を流れることにより、高輝度領域Ｐは断続的に抽出される。このように、最後に高輝度領域Ｐが抽出されてから次に高輝度領域Ｐが抽出されるまでに時間間隔が空いた場合、最後に抽出された高輝度領域Ｐが合成画像Ｇに表示され続けることになる。この合成画像Ｇが表示されている間、挿入部２の先端２ａと観察対象Ｘとの相対位置がずれることにより、現在合成画像Ｇに表示されている高輝度領域Ｐの位置と実際の高輝度領域Ｐの位置との間にずれが生じる可能性がある。

本実施形態に係る蛍光観察装置１によれば、高輝度領域Ｐの位置が抽出された時刻からの経過時間に伴って低下する、高輝度領域Ｐの位置の信頼度が高輝度領域Ｐの色相として示される。ユーザは、現在合成画像Ｇに表示されている高輝度領域Ｐの位置が、実際の高輝度領域Ｐの位置に対してどの程度ずれている可能性があるかを色相から認識し、現在合成画像Ｇに表示されている高輝度領域Ｐの位置を適切に解釈することができるという利点がある。

なお、本実施形態においては、マーキング画像生成部６６が、色相スケールに代えて、信頼度と彩度とが対応づけられた彩度スケールまたは信頼度と明度とが対応づけられた明度スケールを保持し、信頼度に対応する彩度または明度を選択してもよい。この場合、合成画像Ｇ内の高輝度領域Ｐの彩度または明度が信頼度に応じて変化することとなる。

また、本実施形態においては、信頼度算出部６５は、抽出部６３からトリガ信号が新たに入力される度に、タイマにより測定した経過時間をゼロにリセットし、ゼロから時間の測定を再開することに代えて、図５に示されるように、ユーザによる指示により（ステップＳ１０）ゼロからの時間の測定を再開することにしてもよい。これにより、尿管のように間欠的に蛍光が発生するような場合だけでなく、癌領域の蛍光のように一定の時間にわたって蛍光が観察され続ける場合においても、抽出された高輝度領域の経過時間を継続して測定することができる。

また、本実施形態においては、信頼度を導出する関数として、経過時間の増加に伴って線形に減少する関数を用いることとしたが、関数は適宜ユーザが事前に設定可能である。また、関数は、観察対象Ｘの部位毎に設定されていてもよい。図６には、観察対象Ｘの部位として、外科的観察が行われる癌および尿管が示されている。

例えば、尿管からの蛍光は間欠的に観察されるため、同じ経過時間に対して癌の観察よりも信頼度の減少する度合いを大きくしてもよい。これにより、例えば、ユーザは尿管の周辺を処置する際に、信頼度がより低下した表示態様のときは、一旦処置を止め、次に尿管から蛍光が観察されて信頼度が１００％にリセットされた段階で処置を再開することができる。そのため、表示態様から常に高い信頼度の状態で、処置を実施することが可能となる。この場合、蛍光観察装置１は、観察対象Ｘの部位がユーザにより指定される入力部（図示略）を備え、入力部に指定された観察対象Ｘの関数を信頼度の算出に用いる。

また、本実施形態においては、記憶部６４が、抽出部６３から入力された高輝度領域Ｐの位置を順番に所定の数（例えば、１０）だけ連続して記憶し、記憶している全ての高輝度領域Ｐの位置をマーキング画像生成部６６に出力し、マーキング画像生成部６６が、記憶部６４から入力された全ての高輝度領域Ｐの位置に信頼度に応じた色相を有するマーキング画像Ｇ３を生成してもよい。

このようにすることで、観察対象Ｘ内において蛍光物質が移動することにより蛍光画像Ｇ２内において高輝度領域Ｐが移動した場合に、図７に示されるように、その移動経路が高輝度領域Ｐとして表示されたマーキング画像Ｇ３が生成される。したがって、マーキング画像Ｇ３において蛍光物質が移動した尿管などの臓器の形状を容易に特定することができる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る蛍光観察装置１００について図８〜図１０を参照して説明する。
本実施形態に係る蛍光観察装置１００は、図８に示されるように、画像処理ユニット６が、白色光画像Ｇ１から観察対象Ｘの特徴領域を抽出する特徴領域抽出部６８を備えている点、および、信頼度算出部６５が、タイマにより測定された経過時間に代えて、または、該経過時間に加えて、観察対象Ｘと挿入部２の先端２ａとの相対位置（物理量）の移動量（変化量）を加味して信頼度を算出する点において、第１の実施形態に係る蛍光観察装置１と相違している。したがって、本実施形態においては、特徴領域抽出部６８および信頼度算出部６５の処理について主に説明し、第１の実施形態と共通する構成の説明は省略する。

特徴領域抽出部６８は、白色光画像生成部６１から入力された白色光画像Ｇ１内の特定の組織などが撮影されている領域を特徴領域として記憶する。そして、特徴領域抽出部６８は、新たに白色光画像生成部６１から入力された白色光画像Ｇ１と、記憶している特徴領域とを比較することにより、当該白色光画像Ｇ１内における特徴領域の位置を検出し、検出された特徴領域の位置を信頼度算出部６５に出力する。

信頼度算出部６５は、特徴領域抽出部６８から入力された特徴領域の位置を時系列で記憶する。そして、信頼度算出部６５は、抽出部６３からトリガ信号が入力された時刻を起点とし、特徴領域の位置の移動量を逐次計算し、算出された移動量から信頼度を計算する。このときの信頼度は、例えば、移動量の増加に伴って線形に減少する関数に従って算出される。信頼度算出部６５は、算出された信頼度をマーキング画像生成部６６に出力する。

マーキング画像生成部６６は、移動量から算出された信頼度と色相とが対応付けられた色相スケールから、信頼度に対応する色相を選択する。これにより、高輝度領域Ｐの位置に、観察対象Ｘの移動量に基づく信頼度に対応する色相を有する合成画像Ｇが生成される。なお、マーキング画像生成部６６は、第１の実施形態と同様に、色相に代えて彩度または明度を信頼度に応じて設定してもよい。
本実施形態によれば、高輝度領域Ｐが抽出された時刻からの時間の経過に伴う高輝度領域Ｐの位置の信頼度をより高い精度で算出することができる。信頼度算出部６５は、特徴領域の移動量が所定の閾値より大きくなった場合に、信頼度を０％として算出してもよい。

本実施形態の蛍光観察装置１００において、高輝度領域Ｐが抽出された時刻からの経過時間と移動量の両方を用いて信頼度を算出する場合には、信頼度算出部６５は、経過時間と移動量のそれぞれから信頼度を算出し、２つの信頼度に基づいて高輝度領域Ｐの色相、明度および彩度のうち２つを決定すればよい。例えば、経過時間に基づく信頼度から高輝度領域Ｐの色相を決定し、移動量に基づく信頼度から高輝度領域Ｐの明度を決定し、高輝度領域Ｐの位置に決定した色相および明度を有する合成画像Ｇを生成すればよい。

または、信頼度算出部６５は、図９に示されるように、経過時間に基づく信頼度および移動量に基づく信頼度を軸とする２次元の色相空間から、タイマにより測定された経過時間および算出された移動量と対応する位置の色相を選択してもよい。
このようにすることで、図１０に示されるように、合成画像Ｇにおいて高輝度領域Ｐの位置および輝度値の信頼度が２つの情報を用いて示されることとなり、高輝度領域Ｐの位置および輝度値のより正確な信頼度をユーザに認識させることができる。図１０において、ハッチングのピッチの違いは、明度の違いを示している。

また、本実施形態においては、特徴領域抽出部６８が、白色光画像Ｇ１に代えて、狭帯域（ＮＢＩ）画像から特徴領域の位置を抽出してもよい。この場合、蛍光観察装置１００は、観察対象Ｘに波長幅の十分に狭い青色および緑色の光を照射し、これら光の観察対象Ｘからの反射光を検出するもう１つの撮像素子と、ＮＢＩ画像生成部とを備える。

また、本実施形態においては、合成画像Ｇ内の高輝度領域Ｐの位置を特徴領域の移動に追従させてもよい。
すなわち、マーキング画像生成部６６は、信頼度算出部６５から移動量に基づく信頼度と共に特徴領域の移動量を受け取り、記憶部６４から入力された高輝度領域Ｐの位置を特徴領域の移動量と同じだけ移動し、移動先の位置に色相を付与することによりマーキング画像Ｇ３を生成する。このようにすることで、挿入部２の移動に起因する、合成画像Ｇにおける高輝度領域Ｐの位置の、実際の高輝度領域Ｐの位置に対するずれを低減し、より正確な高輝度領域Ｐの位置をユーザに認識させることができる。

また、本実施形態に係る蛍光観察装置１００において、高輝度領域Ｐが抽出された時刻からの経過時間を用いて信頼度を算出する場合には、信頼度算出部６５は、抽出部６３からトリガ信号が入力されたタイミングで特徴領域抽出部６８により抽出された特徴領域と経過時間とを対応付け記憶し、その後は、記憶している特徴領域が白色光画像Ｇ１から抽出されたときにのみ経過時間を測定するようにしてもよい。

このようにすることで、異なる対象部位において抽出された高輝度領域Ｐに対して、対象部位毎に独立で経過時間を算出することができる。さらに、特徴領域が白色光画像Ｇ１の視野から外れたときには経過時間の測定が一時中断され、再度白色光画像Ｇ１の視野内に特徴領域が現れたときに経過時間の測定が再開されるので、各々の対象部位について正確な経過時間を測定することができる。

このとき、図５に示されるフローチャートにおいて、ユーザから更新の指示の有無が判断される（ステップＳ１０）代わりに、特徴領域抽出部６８により抽出された特徴領域が、既に記憶されている特徴領域と一致するか否かが判断される。そして、一致した場合には、記憶されている特徴領域のうち該当する特徴領域と対応付けられている経過時間の測定を再開した後にステップＳ７に進む。一方、一致しない場合には、ステップＳ４に進み、抽出された特徴領域を高輝度領域Ｐの位置とともに新たに記憶すればよい。

また、上述した第１および第２の実施形態においては、信頼度算出部６５が、図１１に示されるように、蛍光物質の退色特性に基づく関数に従って信頼度を算出してもよい。すなわち、蛍光物質への励起光の照射を開始した時刻からの経過時間と蛍光強度との関係を測定することにより、蛍光物質の退色特性のグラフを得て、このグラフの経過時間をタイマにより測定された経過時間とし、励起光の照射を開始した時刻における蛍光強度を１００％として規格化した蛍光強度を信頼度とすればよい。

この場合、信頼度算出部６５は、蛍光画像Ｇ２から高輝度領域Ｐが最初に抽出された時刻を起点とし、高輝度領域Ｐが抽出されている間はタイマにより測定された経過時間を、リセットすることなく積算し続ける。マーキング画像生成部６６は、信頼度算出部６５により算出された信頼度に応じた輝度値を高輝度領域Ｐの位置に有するマーキング画像Ｇ３を生成する。退色特性に基づく関数は、複数の蛍光物質Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３について設定され、使用される蛍光物質が図示しない入力部を用いてユーザにより指定されることにより、信頼度の算出に用いる関数を選定するように構成されていてもよい。

このようにすることで、合成画像Ｇに表示されている高輝度領域Ｐの輝度値を、現在の実際の高輝度領域Ｐの蛍光強度をより正確に反映したものとすることができる。
なお、蛍光観察装置１，１００は、蛍光が退色した後に蛍光物質を観察対象Ｘに再投与したときに信頼度の計算過程を初期化できるように、信頼度算出部６５のタイマの経過時間をユーザがリセットできるように構成されていてもよい。

また、蛍光物質の退色特性に基づく関数に従って信頼度を算出する場合には、図１２に示されるように、励起光の強度を検出する励起光強度検出部６９を備え、信頼度算出部６５が、タイマにより測定された経過時間と、励起光強度検出部６９により検出された励起光の強度との積に基づいて信頼度を算出してもよい。図１２には、第１の実施形態の蛍光観察装置１の構成に励起光強度検出部６９を適用した例を示している。励起光強度検出部６９は、例えば、フィルタ３２とカップリングレンズ３３との間に設けられ励起光の一部を分岐するハーフミラーと、該ハーフミラーにより分岐された一部の励起光の光量を検出する光量計とを備える。

図１３は、経過時間と励起光の強度との積から信頼度を導出する関数を示している。蛍光の強度は、蛍光物質に照射された励起光の光量の積算量に応じて減衰するので、経過時間と励起光の強度との積から信頼度を算出し、算出された信頼度に基づく輝度値を高輝度領域Ｐの位置に付与することにより、実際の高輝度領域Ｐの、さらに正確な蛍光強度をユーザに認識させることができる。

なお、励起光強度検出部６９は、励起光の強度に代えて、白色光の強度を検出してもよい。同一のキセノンランプ３１から発せられている白色光と励起光の強度は相関関係を有しているので、励起光の強度を用いた場合と同様の効果が得られる。この場合、白色光の強度として、観察対象Ｘにより反射された白色光の強度を検出することが好ましい。すなわち、白色光の強度として、白色光画像Ｇ１の輝度値を検出すればよい。

また、第１および第２の実施形態においては、抽出部６３による高輝度領域Ｐの抽出が、ユーザによる指示により開始されるように構成されていてもよい。例えば、ユーザがマーキング画像Ｇ３の生成開始とマーキング領域の指示を入力可能なタッチパネルなどの図示しないユーザインタフェイスを備えていてもよい。
このようにすることで、ユーザにより選択された任意のタイミングでステップＳ３からステップＳ８までの処理が行われることとなり、ユーザが必要とするときのみマーキング画像Ｇ３を生成することで、計算量を低減することができる。

また、第１および第２の実施形態においては、信頼度が所定の閾値、例えば、５０％を下回ったときに、合成画像Ｇにおいて高輝度領域Ｐを点滅表示することにより、信頼度の低下をユーザに確実に認識させるように構成されていてもよい。
また、本実施形態においては、合成画像Ｇにおける高輝度領域Ｐの表示と非表示とをユーザにより切り替え可能なスイッチを備えていてもよい。

１，１００ 蛍光観察装置
２ 挿入部
２ａ 先端
３ 光源
３１ キセノンランプ
３２ フィルタ
３３ カップリングレンズ
４ 照明ユニット
４１ ライトガイドファイバ
４２ 照明光学系
５ 撮像ユニット
５１ 対物レンズ
５２ ダイクロイックミラー
５３，５４ 集光レンズ
５５，５６ 撮像素子
５７ 励起光カットフィルタ
６ 画像処理ユニット
６１ 白色光画像生成部（参照画像生成部）
６２ 蛍光画像生成部
６３ 抽出部
６４ 記憶部
６５ 信頼度算出部（検出部）
６６ マーキング画像生成部（表示画像生成部）
６７ 画像合成部
６８ 特徴領域抽出部
６９ 励起光強度検出部
７ 表示部
Ｘ 観察対象
Ｇ１ 白色光画像（参照画像）
Ｇ２ 蛍光画像
Ｇ３ マーキング画像（表示画像）
Ｇ 合成画像
Ｐ 高輝度領域

Claims (10)

1. 観察対象に励起光を照射する光源と、
   該光源からの前記励起光の照射により前記観察対象において発生した蛍光を撮影し蛍光画像を生成する蛍光画像生成部と、
   該蛍光画像生成部により生成された前記蛍光画像内において、所定の閾値以上の輝度値を有する高輝度領域の位置を抽出する抽出部と、
   該抽出部により抽出された高輝度領域の位置を記憶する記憶部と、
   前記高輝度領域の特性の変化の要因となり得る物理量の、前記抽出部により前記高輝度領域の位置が抽出された時刻からの変化量を検出する検出部と、
   該検出部により検出された前記変化量に基づいて、前記抽出部により抽出された前記高輝度領域の特性の信頼度を算出する信頼度算出部と、
   前記記憶部に記憶されている前記高輝度領域の位置に前記信頼度算出部により算出された前記信頼度に応じた表示態様を付与した表示画像を生成する表示画像生成部とを備える蛍光観察装置。
2. 前記検出部が、前記抽出部により前記高輝度領域の位置が抽出された時刻からの経過時間を前記物理量の変化量として検出する請求項１に記載の蛍光観察装置。
3. 前記光源が、前記励起光と共に参照光を前記観察対象に照射し、
   前記光源からの前記参照光の照射により前記観察対象から戻る戻り光を撮影し参照画像を生成する参照画像生成部を備え、
   前記検出部が、前記参照画像生成部により生成された前記参照画像における、前記抽出部により前記高輝度領域の位置が抽出された時刻からの前記観察対象の移動量を前記物理量の変化量として検出する請求項１または請求項２に記載の蛍光観察装置。
4. 前記信頼度算出部が、前記物理量の変化量の増加に伴って減少する関数に従って前記信頼度を算出する請求項２または請求項３に記載の蛍光観察装置。
5. 前記信頼度算出部が、前記経過時間の増加に伴って減少する、前記蛍光の強度の退色特性に基づく関数に従って、前記信頼度を算出する請求項２に記載の蛍光観察装置。
6. 前記検出部が、前記経過時間に加えて、前記励起光の強度を検出し、
   前記信頼度算出部が、前記経過時間と前記励起光の強度との積の増加に伴って減少する、前記蛍光の退色特性に基づく関数に従って、前記信頼度を算出する請求項５に記載の蛍光観察装置。
7. 前記関数が、前記観察対象毎に設定されている請求項４から請求項６のいずれかに記載の蛍光観察装置。
8. 前記信頼度算出部は、前記物理量の変化量が所定の閾値以上となったときに、前記信頼度を０％と算出する請求項１から請求項７のいずれかに記載の蛍光観察装置。
9. 前記記憶部は、前記抽出部により前記高輝度領域の位置が抽出される度に、記憶している前記高輝度領域の位置を新たに抽出された高輝度領域の位置に更新する請求項１から請求項８のいずれかに記載の蛍光観察装置。
10. 前記表示画像生成部が、前記物理量の変化量に応じた色相、明度または彩度を前記高輝度領域の位置に付与する請求項１から請求項８のいずれかに記載の蛍光観察装置。

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