JPWO2020066670A1 - 電子内視鏡システム - Google Patents
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Abstract
Description
これに対して、画像の明るさによる炎症部の評価値の変動を抑えて安定した評価値の計算を行い、かつ、評価値の計算の処理負荷を抑えることが可能な内視鏡システムが知られている(特許文献1)。
このような構成によれば、画像の明るさによる炎症評価値の変動を抑えて、安定した炎症評価値の計算を行い、かつ、炎症評価値の計算の処理負荷を抑えることができる。
器官内の生体組織を撮像するように構成された電子内視鏡と、
撮像された前記生体組織の複数の画像を処理して前記器官における病変の程度を評価するように構成された評価ユニットを備えるプロセッサと、
前記病変の程度の評価結果を画面表示するように構成されたモニタと、を備える。
前記評価ユニットは、
前記器官内における前記生体組織の複数の画像それぞれに対して、前記画像それぞれにおける前記病変の強さを示す画像評価値を算出するように構成された画像評価値算出部と、
前記画像それぞれを撮像した前記器官内における撮像位置の情報を前記画像それぞれと対応付けるように構成された撮像位置情報処理部と、
前記撮像位置の情報を利用して、撮像した前記器官内部の領域を区分けした複数の区間毎に、複数の区間それぞれにおいて撮像した生体組織の複数の画像の前記画像評価値から前記画像評価値の代表評価値を算出することにより、前記器官の奥行き方向に連続して広がっている前記病変の広がりを評価するように構成された病変評価部と、を備える。
前記病変評価部は、前記代表評価値に基づいて前記複数のランクの1つを定めて、前記区間毎に前記病変の強さを評価する、ことが好ましい。
前記評価ユニットは、前記区間のうち前記病変部が位置する区間を、前記撮像位置の情報に基づいて求めることで、前記病変部の領域の開始位置と終了位置を求めるように構成された病変部位置算出部を備え、
前記病変評価部は、前記病変部の前記開始位置と前記終了位置から、前記病変部の長さを算出し、
前記モニタは、前記病変部の前記開始位置、前記終了位置、及び前記病変部の長さの少なくとも1つを画面表示する、ことが好ましい。
前記評価ユニットは、前記区間のうち前記病変部が位置する区間を、前記撮像位置の情報に基づいて求めることで、前記病変部の領域の開始位置と終了位置を求めるように構成された病変部位置算出部を備え、
前記病変評価部は、前記区間のうち、前記病変部の前記開始位置と前記終了位置との間に挟まれる区間に対応する前記代表評価値の合計値により、前記器官内における前記病変の程度を評価する、ことが好ましい。
器官内部の生体組織を撮像した複数の画像それぞれに対して、前記画像それぞれにおける前記生体組織の病変の強さを示す画像評価値を算出するように構成された画像評価値算出部と、
前記画像それぞれを撮像した前記器官内部における撮像位置の情報を、前記画像それぞれと対応付けるように構成された撮像位置情報処理部と、
前記撮像位置の情報を利用して、撮像した前記器官内の領域を区分けした複数の区間毎に、複数の区間それぞれにおいて撮像した生体組織の複数の画像の前記画像評価値から前記画像評価値の代表評価値を算出することにより、前記代表評価値を用いて、前記器官の奥行き方向に連続して広がっている前記病変の広がりを評価するように構成された病変評価部と、
前記病変の広がりの評価結果を画面表示するように構成されたモニタと、を備える。
以下説明する実施形態の電子内視鏡システムのプロセッサは、電子内視鏡で撮像した器官内における生体組織の画像を処理して器官内における病変の程度を評価する。器官内における病変の程度は、病変の広がりと、各位置における病変の進行の程度を表わす病変の強さとを、器官内における病変の程度の要素として含む。器官内部の生体組織を撮像する場合、例えば、管状の器官の開口端から器官内部の奥行き方向の撮像対象とする最深部の位置まで電子スコープを挿入し、そこから、器官の開口端に向かって略連続的に移動しながら、器官内部の生体組織を撮像する。奥行き方向は、開口端から最深部の側に進む方向、及び最深部の側から開口端の側に進む方向の双方を含む。
生体組織の撮像される画像は、一定の時間間隔で連続して撮像した動画でもよく、また、器官内で電子内視鏡を移動しながら断続的に撮像した静止画であってもよい。電子内視鏡を移動させる場合、電子内視鏡の移動速度を必ずしも一定にする必要はなく、また、電子内視鏡が通過した場所に戻って撮像する、すなわち移動方向を部分的に逆方向にすることもできる。なお、一実施形態では、動画の場合、電子内視鏡を略同じ移動速度で略同じ方向に移動しながら撮像する。
器官内における病変の程度の評価では、プロセッサは、例えば白色光の照明光で照明した生体組織の複数の画像それぞれに対して、画像それぞれにおける病変の強さを示す画像評価値を算出する。この画像評価値は、特に限定されないが、例えば、病変が炎症である場合、病変部(炎症部)の炎症の強さとして、病変部の色成分の情報(例えば、赤色)に基づいて評価する炎症評価値を挙げることができる。
評価対象の器官は、特に限定されないが、例えば、咽頭〜食道、胃、小腸、大腸等の消化管等を挙げることができる。
プロセッサは、取得した撮像位置の情報を利用して、撮像した器官内の領域を区分けした複数の区間毎に、複数の区間それぞれの生体組織を撮像した複数の画像の画像評価値から画像評価値の代表評価値を算出し、この代表評価値を用いて、器官の奥行き方向に連続して広がっている病変の広がりを評価する。病変の広がりを評価することは、病変が複数の区間のどの区間まで広がっているかに関する情報を、グラフ、数値、あるいは文字情報で提供することを含む。
ここで、区間とは、撮像位置のサンプリング間隔以上の距離で区切られた区間である。一実施形態によれば、この区間は、予め定められた間隔で区切られた区間である。予め定めた間隔は、一定の間隔であってもよいし、一定でなくてもよい。また、予め定めた間隔は、代表評価値の算出の途中で随時変更してもよい。例えば、予め細かい間隔で区切った区間を、より大きな区間に、例えば器官内で他の部分と識別可能に区別することができる部分であるセグメントに変更してもよい。
代表評価値は、区間毎の画像評価値の統計量、例えば、平均値、中央値、最頻値、あるいは最大値である。また、画像を再生しながら代表評価値を算出する際、代表評価値は、各区間の最後に算出した画像評価値としてもよい。
図1は、本発明の一実施形態の電子内視鏡システム1の構成を示すブロック図である。図1に示されるように、電子内視鏡システム1は、電子スコープ100、電子内視鏡用プロセッサ200、モニタ300及びプリンタ400を備えている。
あるいは、光源部230は、所定の色の波長帯域の光を出射する複数の発光ダイオードを備える。発光ダイオードから出射した光はダイクロイックミラー等の光学素子を用いて合成され、合成した光は照明光として、図示されない集光レンズにより集光された後、電子スコープ100のLCB(Light Carrying Bundle)102の入射端に入射されるように光源部230は構成される。発光ダイオードに代えてレーザーダイオードを用いることもできる。発光ダイオード及びレーザーダイオードは、他の光源と比較して、低消費電力、発熱量が小さい等の特徴があるため、消費電力や発熱量を抑えつつ明るい画像を取得できるというメリットがある。明るい画像が取得できることにより、後述する炎症に関する評価値の精度を向上させることができる。
なお、図1に示す例では、光源部230は、電子内視鏡用プロセッサ200に内蔵して設けられるが、電子内視鏡用プロセッサ200とは別体の装置として電子内視鏡システム1に設けられてもよい。また、光源部230は、後述する電子スコープ100の先端部に設けられてもよい。この場合、照明光を導光するLCB102は不要である。
さらに、画像処理ユニット220は、画像内の各画素の、後述する画素評価値に応じて各画素に色を付与したカラーマップ画像を生成する。画像処理ユニット220は、器官における病変の程度の評価結果の情報及び上記カラーマップ画像をモニタ表示するためのビデオ信号を生成し、モニタ300に出力する。これにより、術者は、モニタ300の表示画面に表示された画像を通じて注目する器官の奥行き方向に広がる病変の程度の評価を受けることができる。画像処理ユニット220は、必要に応じてプリンタ400にカラーマップ画像及び器官における病変の程度の評価結果の情報を出力する。
なお、図2に示す実施形態では、画像処理ユニット220は、病変部位置算出部220eを備えるが、別の一実施形態では、病変部位置算出部220eを備えない。
画像評価値算出部220bは、生体組織の赤色の程度を画素毎に数値化した生体組織赤色度を画素評価値とし、画像全体における画素評価値を積算することにより1つの数値に纏めた値を、画像評価値として算出する。すなわち、生体組織の炎症の強さを、生体組織の赤色の程度を利用して評価する。以下、炎症の強さを示す生体組織赤色度を計算する形態を一例として説明する。
前処理部220aは、ドライバ信号処理回路112より入力した画像信号(輝度信号Y、色差信号Cb、Cr)を所定のマトリックス係数を用いて画像色成分(R、G、B)に変換する。
前処理部220aは、さらに、画像色成分に変換された画像データをRG平面に正射影する色空間変換を行う。具体的には、RGB3原色で定義されるRGB色空間の各画素の画像色成分がRGの画像色成分に変換される。概念的には、RGB色空間の各画素の画像色成分が、R、G成分の画素値に応じてRG平面内(例えば、R成分の画素値=0〜255、G成分の画素値=0〜255の値を取るRG平面内の区画)にプロットされる。以下、説明の便宜上、RGB色空間の各画素の画像色成分の点及びRG色空間内にプロットされた画像色成分の点を「画素対応点」と記す。RGB色空間のRGBそれぞれの画像色成分は、順番に、例えば、波長620〜750nm、波長495〜570nm、及び波長450〜495nmの色成分である。なお、色成分は、色空間(色平面も含む。)を構成するものである。色相及び彩度は、「色成分」から除かれる。
さらに、前処理部220aは、生体組織赤色度を評価するために必要なRG平面内の基準軸を設定する。
このような基準軸の設定を行った後、正射影された画像の色成分に対して後述する赤色の強さを示す生体組織赤色度を算出する処理が行われる。この生体組織赤色度を算出する処理の前に、正射影された画素データに対して色補正が行われる。
図3に示す基準軸は、一例であり、疾患の種類に応じて基準軸は種々異なる。
てもよい。
他方、基準点O’を座標(−50,−50)から(−200,−200)の間に設定することで、炎症の強さを示す評価結果はノイズの影響を受け難い。
なお、注目画素は、画像の全画素について1つずつ選択される。
なお、図4に示す例では、色空間としてRG色空間を用いるが、RG色空間に代えてRB色空間を用いることもできる。
画像評価値算出部220bが算出した画像評価値は、病変評価部220dに送られる。
こうして、画像評価値算出部220bは、画素評価値に応じて色を付与したカラーマップ画像を作成する。
撮像位置の取得情報は、逐次病変部評価部220dに送られる。
このセグメントは、1つの器官内で他の部分と識別可能に区別することができる部分であり、例えば、器官が大腸の場合、上行結腸のセグメント、横行結腸のセグメント、下行結腸のセグメント、S字結腸のセグメント、直腸のセグメント等を含む。このようなセグメントは、特定部分通過信号により区間が区切られる。
電子スコープ100を器官内部において移動させながら生体組織を撮像することにより、区間毎に代表評価値を求めることで、器官内部の奥行き方向に連続して広がっている病変の広がりを評価することができる。
統計量は、平均値、中央値、最頻値、あるいは最大値を含むことが好ましい。一実施形態によれば、統計量の中で、病変の強さを最適に示すことができる点から、最大値を用いることがより好ましい。
また、一実施形態によれば、病変評価部220dは、病変が器官の奥行き方向に連続して広がっている病変部の有無を、代表評価値に基づいて区間毎に判定することが好ましい。病変部の領域は、代表評価値が予め設定された閾値に比べて大きい領域である。
一実施形態によれば、病変評価部220dは、病変が器官の奥行き方向に連続して広がっている病変部の有無を、画像評価値に基づいて判定することもできる。病変部の領域は、画像評価値が予め設定された閾値に比べて大きい領域である。画像評価値は、画像毎の評価値であるため、ノイズ成分を含む場合がある。この場合、画像評価値ではなく、区間毎の代表評価値を用いることが好ましい。
したがって、一実施形態によれば、モニタ300は、病変部の開始位置、終了位置、及び病変部の長さの少なくとも1つを画面表示する、ことが好ましい。これにより、術者は、病変の器官の奥行き方向の広がりを認識し易くなる。
また、病変評価部220dは、区間のうち病変部の開始位置と終了位置との間に挟まれる区間に対応する代表評価値の合計値を求め、この合計値により、器官内における病変の程度を評価する、ことが好ましい。これにより、病変の器官の奥行き方向の広がりと病変の強さを同時に評価することができる。この場合、例えば、合計値を複数のレベルの1つに定めて病変の程度をレベルにより評価することができる。
なお、ステップS14は、ステップS12の後に行うことに限定されず、ステップS12の前に、あるいは同時に行うことができる。
一般的に、電子スコープ100は、上行結腸であるセグメントSG1の最深部まで挿入され、そこから、開口端側に向かって略一定の移動速度で引き出すように移動する。このため、電子スコープ100は、セグメントSG1、セグメントSG2、セグメントSG3、・・・と順番に画像を撮像する。
図11Aは、図10に示す大腸模式図FIGに評価結果の一例として添付する例が示されている。図11Aに示す大腸模式図FIGには、表示される画像IMの現在表示されている画像の位置情報が丸印で示され、各セグメント毎の代表評価値が示されている。セグメントSG1では代表評価値は50であり、セグメントSG2では代表評価値は80であり、セグメントSG3では代表評価値は90であることが示され、セグメントSG4では、現在代表評価値は処理中であり、仮の値が90であること示されている。代表評価値が現在処理中である場合と処理済みである場合の間で、代表評価値の表示色が異なるように代表評価値が表示される。さらに、図11Aでは、直近に、電子スコープ100で評価した代表評価値が括弧内に示されている。これにより、どのセグメントの病変の強さが以前の評価結果に比べて軽くなり、どのセグメントの病変の強さが重くなったか、を知ることができる。
後日、電子スコープ100で取り込んだ画像及び撮像位置の情報を再生しながら評価を行う場合、電子内視鏡1で再生することに限定されない。
例えば、メモリ204に記録した画像及び撮像位置の情報を別のデータ処理装置から呼び出して、画像及び撮像位置の情報を再生しながら画像評価値及び代表評価値等を算出しながら、器官の奥行き方向の病変の広がりを評価することもできる。
器官内部の生体組織を撮像した複数の画像それぞれに対して、画像それぞれにおける生体組織の病変の強さを示す画像評価値を算出するように構成された画像評価値算出部と、
画像それぞれを撮像した器官内における撮像位置の取得情報を、画像それぞれと対応付けるように構成された撮像位置情報処理部と、
撮像位置の情報を利用して、撮像した器官内の領域を区分けした複数の区間毎に、複数の区間それぞれにおいて撮像した生体組織の複数の画像の画像評価値から画像評価値の代表評価値を算出し、この代表評価値を用いて、器官の奥行き方向に連続して広がっている病変の広がりを評価するように構成された病変評価部と、
病変の広がりの評価結果を画面表示するように構成されたモニタと、を備える。
100 電子スコープ102 LCB
104 配光レンズ
106 対物レンズ
108 固体撮像素子
108a IRカットフィルタ
108b カラーフィルタ
112 ドライバ信号処理回路
114 メモリ
200 電子内視鏡用プロセッサ
220 画像処理ユニット
220a 前処理部
220b 画像評価値算出部
220c 撮像位置情報処理部
220d 病変評価部
220e 病変部位置算出部
220f 評価結果統合部
230 光源部
300 モニタ
400 プリンタ
600 サーバ
Claims (8)
- 器官内における生体組織の病変の程度を評価する電子内視鏡システムであって、
器官内の生体組織を撮像するように構成された電子内視鏡と、
撮像された前記生体組織の複数の画像を処理して前記器官における病変の程度を評価するように構成された評価ユニットを備えるプロセッサと、
前記病変の程度の評価結果を画面表示するように構成されたモニタと、を備え、
前記評価ユニットは、
前記器官内における前記生体組織の複数の画像それぞれに対して、前記画像それぞれにおける前記病変の強さを示す画像評価値を算出するように構成された画像評価値算出部と、
前記画像それぞれを撮像した前記器官内における撮像位置の情報を前記画像それぞれと対応付けるように構成された撮像位置情報処理部と、
前記撮像位置の情報を利用して、撮像した前記器官内部の領域を区分けした複数の区間毎に、前記複数の区間それぞれにおいて撮像した生体組織の複数の画像の前記画像評価値から前記画像評価値の代表評価値を算出することにより、前記器官の奥行き方向に連続して広がっている前記病変の広がりを評価するように構成された病変評価部と、を備えることを特徴とする電子内視鏡システム。 - 前記病変評価部は、前記区間毎の、前記生体組織を撮像した画像に対応する複数の前記画像評価値の統計量を、前記代表評価値として用いる、請求項1に記載の電子内視鏡システム。
- 前記統計量は、複数の前記画像評価値の最大値である、請求項2に記載の電子内視鏡システム。
- 前記病変評価部は、前記器官内における前記病変の程度の一要素である病変の強さに関して、前記区間毎に複数のランクを用いて評価するように構成されており、
前記病変評価部は、前記代表評価値に基づいて前記複数のランクの1つを定めて、前記区間毎に前記病変の強さを評価するように構成されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電子内視鏡システム。 - 前記モニタは、前記器官内の奥行き方向に沿った前記区間の位置を示す位置座標を横軸に、前記代表評価値を縦軸にして、前記病変の前記奥行き方向の分布を示すグラフを表示するように構成されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電子内視鏡システム。
- 前記病変評価部は、前記病変が前記器官の奥行き方向に連続して広がっている病変部の有無を、前記代表評価値に基づいて前記区間毎に判定するように構成され、
前記評価ユニットは、前記区間のうち前記病変部が位置する区間を、前記撮像位置の情報に基づいて求めることで、前記病変部の領域の開始位置と終了位置を求めるように構成された病変部位置算出部を備え、
前記病変評価部は、前記病変部の前記開始位置と前記終了位置から、前記病変部の長さを算出するように構成され、
前記モニタは、前記病変部の前記開始位置、前記終了位置、及び前記病変部の長さの少なくとも1つを画面表示するように構成される、請求項1〜5のいずれか1項に記載の電子内視鏡システム。 - 前記病変評価部は、前記病変が前記器官の奥行き方向に連続して広がっている病変部の有無を、前記代表評価値に基づいて前記区間毎に判定するように構成され、
前記評価ユニットは、前記区間のうち前記病変部が位置する区間を、前記撮像位置の情報に基づいて求めることで、前記病変部の領域の開始位置と終了位置を求めるように構成された病変部位置算出部を備え、
前記病変評価部は、前記病変部の前記開始位置と前記終了位置との間に挟まれる区間に対応する前記代表評価値の合計値により、前記器官内における前記病変の程度を評価するように構成される、請求項1〜5のいずれか1項に記載の電子内視鏡システム。 - 器官内における生体組織の複数の画像から、前記器官内における病変の程度を評価するモニタ付きデータ処理装置であって、
器官内部の生体組織を撮像した複数の画像それぞれに対して、前記画像それぞれにおける前記生体組織の病変の強さを示す画像評価値を算出するように構成された画像評価値算出部と、
前記画像それぞれを撮像した前記器官内における撮像位置の情報を、前記画像それぞれと対応付けるように構成された撮像位置情報処理部と、
前記撮像位置の情報を利用して、撮像した前記器官内の領域を区分けした複数の区間毎に、複数の区間それぞれにおいて撮像した生体組織の複数の画像の前記画像評価値から前記画像評価値の代表評価値を算出することにより、前記器官の奥行き方向に連続して広がっている前記病変の広がりを評価するように構成された病変評価部と、
前記病変の広がりの評価結果を画面表示するように構成されたモニタと、を備えることを特徴とするデータ処理装置。
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