DE112017004417B4

DE112017004417B4 - Endoskopsystem

Info

Publication number: DE112017004417B4
Application number: DE112017004417.0T
Authority: DE
Inventors: Masaaki Fukuda
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2016-09-02
Filing date: 2017-09-01
Publication date: 2019-12-24
Anticipated expiration: 2037-09-02
Also published as: WO2018043726A1; DE112017004417T5; CN109475282B; JP6615369B2; JPWO2018043726A1; US10806335B2; US20190216305A1; CN109475282A

Abstract

Endoskopsystem (1) miteiner Lichtquellenvorrichtung (400) zum Emittieren von zumindest zwei Lichtarten mit verschiedenen Wellenlängenbereichen,einem Endoskop (100) mit einer Abbildungseinheit (121, 141), die einen Bildsensor (141) zur Erzeugung einer Vielzahl von Stücken von Farbbilddaten enthält, die den zumindest zwei Lichtarten entsprechen, indem mit den Lichtarten beleuchtetes biologisches Gewebe abgebildet wird,einer Verarbeitungseinrichtung (200, 500) mit einer charakteristischer Betrag-Beschaffungseinheit (510) zum Beschaffen einer Sauerstoffsättigung von Hämoglobin in dem biologischen Gewebe als charakteristischer Betrag des biologischen Gewebes unter Verwendung zumindest einer Komponente a und einer Komponente b unter Komponenten von Farbbilddaten und zur Erzeugung eines eine Verteilung des charakteristischen Betrags zeigenden Sauerstoffsättigungsverteilungsbildes, einer Sicherheitsberechnungseinheit (511) zur Berechnung einer Sicherheit des charakteristischen Betrags unter Verwendung der Komponenten der Farbbilddaten, und einer Bildanzeigesteuereinheit (514) zur Steuerung eines Anzeigemodus des Sauerstoffsättigungsverteilungsbildes gemäß einem Ergebnis der Berechnung der Sicherheit, undeiner Bildanzeigevorrichtung (300) zur Anzeige des Sauerstoffsättigungsverteilungsbildes,wobei die Sicherheitsberechnungseinheit (511) zur Berechnung der Sicherheit in einem Zustand eingerichtet ist, in dem ein erster Wert einer Komponente a von Farbbilddaten A der Farbbilddaten als unterer Sicherheitsgrenzschwellenwert eingestellt ist, bei dem die Sicherheit unter die Sicherheit bei einem Wert fällt, der größer oder gleich dem ersten Wert ist, wenn der Wert der Komponente a der Farbbilddaten A kleiner als der erste Wert ist, und ein zweiter Wert einer Komponente b von Farbbilddaten B der Farbbilddaten, der größer als der erste Wert ist, als oberer Sicherheitsgrenzschwellenwert eingestellt ist, bei dem die Sicherheit unter die Sicherheit bei einem Wert fällt, der kleiner oder gleich dem zweiten Wert ist, wenn der Wert der Komponente b der Farbbilddaten B größer ist, und die Farbbilddaten A und die Farbbilddaten B Stücke von Farbbilddaten sind, die den zwei verschiedenen Lichtarten entsprechen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Endoskopsystem, das eine Bildanzeige biologischer Informationen in biologischem Gewebe beruhend auf Bilddaten durchführt, die durch Abbilden des biologischen Gewebes erzeugt werden.
Technischer Hintergrund
Ein Endoskopsystem ist bekannt, das eine Funktion eines Erhaltens von Informationen über eine biologische Substanz in biologischem Gewebe, das ein Abbildungssubjekt darstellt, wie Informationen über eine Menge an Hämoglobin und eine Sauerstoffsättigung von Hämoglobin, beruhend auf durch ein Endoskop erhaltenen Bilddaten, und Durchführen einer Bildanzeige enthält. Ein Beispiel dieser Art Endoskopsystem ist im Patentdokument 1 offenbart.
Das im Patentdokument 1 offenbarte Endoskopsystem umfasst eine Abbildungseinrichtung zum Erhalten von Spektralbilddaten durch Aufnehmen eines Spektroskopbildes einer vorbestimmten Wellenlängenregion in einer Körperhöhle, eine Verarbeitungseinrichtung zur Durchführung einer vorbestimmten Verarbeitung bei den Spektralbilddaten zur Erzeugung zusammengesetzter Bilddaten, in denen ein charakteristischer Betrag des biologischen Gewebes, wie die Sauerstoffsättigung, hervorgehoben ist, und eine Anzeigeeinrichtung zur Durchführung einer Bildschirmanzeige beruhend auf den zusammengesetzten Bilddaten. Das Endoskopsystem kann das zusammengesetzte Bild als Bild zum Bestimmen eines Läsionsabschnitts als von einem gesunden Abschnitt unterschieden anzeigen.
Zitierliste
Patentdokumente
Patentdokument 1: JP 2013 - 240 401A
Kurzzusammenfassung der Erfindung
Technische Aufgabe
Das vorstehend beschriebene Endoskopsystem kann einem Bediener bei der Beurteilung und Bestimmung, ob ein Läsionsabschnitt, wie ein bösartiger Tumor, vorhanden ist oder nicht, und bei der Bestimmung seiner Position unter Verwendung eines Sauerstoffsättigungsverteilungsbildes helfen, das eine Verteilung eines charakteristischen Betrags des biologischen Gewebes zeigt, wie eine Sauerstoffsättigung, und das auf der Anzeigeeinrichtung angezeigt wird. Die Sauerstoffsättigung wird beruhend auf den Bilddaten des biologischen Gewebes über eine vorbestimmte Verarbeitung berechnet, und selbst bei einem Abschnitt, bei dem der Wert der Sauerstoffsättigung nicht als anormaler Wert erachtet wird, sind daher Bildelementwerte in manchen Fällen vorhanden, die bei der Verarbeitung sehr klein, sehr groß oder dergleichen sind. Es kann daher ausgesagt werden, dass die Sicherheit der Sauerstoffsättigung bei einem derartigen Abschnitt in Wirklichkeit gering ist.
Wenn der Bediener mit dem Endoskopsystem beurteilt, ob ein Läsionsabschnitt vorhanden ist oder nicht, und seine Position bestimmt, ist es aus diesem Grund vorzuziehen, dass Abschnitte, bei denen die Sicherheit der berechneten Sauerstoffsättigung hoch ist, auf der Anzeige angezeigt werden. Es ist ferner vorzuziehen, dass beim Erhalten von Informationen über die Sicherheit der Sauerstoffsättigung beruhend auf den Bilddaten die Informationen über die Sicherheit durch eine effiziente Verwendung der Bilddaten erhalten werden, sodass die erhaltenen Informationen über die Sicherheit nicht exzessiv sind.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der vorstehenden Umstände gemacht und ihre Aufgabe besteht in der Bereitstellung eines Endoskopsystems, mit dem bei einer Anzeige eines Sauerstoffsättigungsverteilungsbildes auf einer Anzeigeeinrichtung das Sauerstoffsättigungsverteilungsbild, das eine Verteilung der Sauerstoffsättigung von Hämoglobin in biologischem Gewebe angibt, das unter Verwendung von Bilddaten des biologischen Gewebes erhalten wird, die durch Beleuchten und Abbilden des biologischen Gewebes erhalten werden, ein effizientes Erhalten von Informationen über die Sicherheit der Sauerstoffsättigung und eine Anzeige eines sehr genauen Sauerstoffsättigungsverteilungsbildes möglich sind.
Lösung der Aufgabe
Die vorliegende Erfindung umfasst die folgenden Ausgestaltungen.
Ausgestaltung 1
Endoskopsystem mit
einer Lichtquellenvorrichtung zum Emittieren von zumindest zwei Lichtarten mit verschiedenen Wellenlängenbereichen,
einem Endoskop mit einer Abbildungseinheit, die einen Bildsensor zur Erzeugung einer Vielzahl von Stücken von Farbbilddaten enthält, die den zumindest zwei Lichtarten entsprechen, indem mit den Lichtarten beleuchtetes biologisches Gewebe abgebildet wird,
einer Verarbeitungseinrichtung mit einer charakteristischer Betrag-Beschaffungseinheit zum Beschaffen einer Sauerstoffsättigung von Hämoglobin in dem biologischen Gewebe als charakteristischer Betrag des biologischen Gewebes unter Verwendung zumindest einer Komponente a und einer Komponente b unter Komponenten von Farbbilddaten und zur Erzeugung eines eine Verteilung des charakteristischen Betrags zeigenden Sauerstoffsättigungsverteilungsbildes, einer Sicherheitsberechnungseinheit zur Berechnung einer Sicherheit des charakteristischen Betrags unter Verwendung der Komponenten der Farbbilddaten, und einer Bildanzeigesteuereinheit zur Steuerung eines Anzeigemodus des Sauerstoffsättigungsverteilungsbildes gemäß einem Ergebnis der Berechnung der Sicherheit, und
einer Bildanzeigevorrichtung zur Anzeige des Sauerstoffsättigungsverteilungsbildes,
wobei die Sicherheitsberechnungseinheit zur Berechnung der Sicherheit in einem Zustand eingerichtet ist, in dem ein erster Wert einer Komponente a von Farbbilddaten A der Farbbilddaten als unterer Sicherheitsgrenzschwellenwert eingestellt ist, bei dem die Sicherheit unter die Sicherheit bei einem Wert fällt, der größer oder gleich dem ersten Wert ist, wenn der Wert der Komponente a der Farbbilddaten A kleiner als der erste Wert ist, und ein zweiter Wert einer Komponente b von Farbbilddaten B der Farbbilddaten, der größer als der erste Wert ist, als oberer Sicherheitsgrenzschwellenwert eingestellt ist, bei dem die Sicherheit unter die Sicherheit bei einem Wert fällt, der kleiner oder gleich dem zweiten Wert ist, wenn der Wert der Komponente b der Farbbilddaten B größer ist, und die Farbbilddaten A und die Farbbilddaten B Stücke von Farbbilddaten sind, die den zwei verschiedenen Lichtareten entsprechen.
Ausgestaltung 2
Endoskopsystem nach Ausgestaltung 1, wobei
die Sicherheitsberechnungseinheit zur Berechnung der Sicherheit für jedes Bildelement beruhend auf Sicherheitskomponenten eingerichtet ist, die jeweils auf der Komponente a und der Komponente b beruhen,
wenn der Wert der Komponente der Farbbilddaten A größer als der untere Sicherheitsgrenzschwellenwert ist, die beruhend auf den Farbbilddaten A erhaltene Sicherheitskomponente einen Wert aufweist, der größer oder gleich der Sicherheitskomponente an dem unteren Sicherheitsgrenzschwellenwert ist, und
wenn der Wert der Komponente der Farbbilddaten B kleiner als der obere Sicherheitsgrenzschwellenwert ist, die beruhend auf den Farbbilddaten B erhaltene Sicherheitskomponente einen Wert aufweist, der größer oder gleich der Sicherheit bei dem oberen Sicherheitsgrenzschwellenwert ist.
Ausgestaltung 3
Endoskopsystem nach Ausgestaltung 1 oder 2, wobei
die charakteristischer Betrag-Beschaffungseinheit umfasst: eine Hämoglobinmengenberechnungseinheit zur Berechnung einer Menge des Hämoglobins beruhend auf einem ersten Verhältnis, das unter Verwendung einer Komponente erhalten wird, die die Komponente a und/oder die Komponente b der Farbbilddaten enthält, und eine Sauerstoffsättigungsberechnungseinheit zur Berechnung einer Sauerstoffsättigung des Hämoglobins beruhend auf der Menge des Hämoglobins und einem zweiten Verhältnis, das unter Verwendung einer Komponente erhalten wird, die die Komponente a und/oder die Komponente b der Farbbilddaten enthält, und
die Sicherheitsberechnungseinheit zur Durchführung einer Korrektur derart eingerichtet ist, dass sich die Sicherheit verringert, wenn das erste Verhältnis außerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt.
Ausgestaltung 4
Endoskopsystem nach einer der Ausgestaltungen 1 bis 3, wobei
die charakteristischer Betrag-Beschaffungseinheit umfasst: eine Hämoglobinmengenberechnungseinheit zur Berechnung einer Menge des Hämoglobins beruhend auf einem ersten Verhältnis, das unter Verwendung einer Komponente erhalten wird, die die Komponente a und/oder die Komponente b der Farbbilddaten enthält, und eine Sauerstoffsättigungsberechnungseinheit zur Berechnung einer Sauerstoffsättigung des Hämoglobins beruhend auf der Menge des Hämoglobins und einer zweiten Region, die unter Verwendung einer Komponente erhalten wird, die die Komponente a und/oder die Komponente b der Farbbilddaten enthält, und
die Sicherheitsberechnungseinheit zur Durchführung einer Korrektur derart eingerichtet ist, dass sich die Sicherheit verringert, wenn das zweite Verhältnis außerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt.
Ausgestaltung 5
Endoskopsystem nach Ausgestaltung 3 oder 4, wobei die Bildanzeigesteuereinheit eine Steuerung derart durchführt, dass das Bild der Verteilung der charakteristischen Beträge auf dem Bild des biologischen Gewebes überlagert angezeigt wird, und zur Anpassung einer Durchlässigkeit eines Bildelements eingerichtet ist, bei dem der Wert des zweiten Verhältnisses außerhalb eines erlaubten Bereichs des zweiten Verhältnisses liegt, der gemäß der Menge des Hämoglobins bestimmt wird.
Ausgestaltung 6
Endoskopsystem nach Ausgestaltung 3, wobei
die Lichtquellenvorrichtung zum Emittieren von zumindest drei oder mehr Lichtarten eingerichtet ist, die ein erstes Licht, ein zweites Licht und ein drittes Licht mit verschiedenen Wellenlängenbereichen enthalten,
die Abbildungseinheit zur Erzeugung dem ersten Licht entsprechender erster Farbbilddaten, dem zweiten Licht entsprechender zweiter Farbbilddaten und dem dritten Licht entsprechender dritter Farbbilddaten durch Abbilden von mit dem ersten Licht, dem zweiten Licht und dem dritten Licht beleuchtetem biologischem Gewebe eingerichtet ist,
das erste Verhältnis ein Verhältnis zwischen einer Komponente der ersten Farbbilddaten und einer Komponente der zweiten Farbbilddaten ist, und
das zweite Verhältnis ein Verhältnis zwischen einer Komponente der zweiten Farbbilddaten und einer Komponente der dritten Farbbilddaten ist.
Ausgestaltung 7
Endoskopsystem nach Ausgestaltung 6, wobei
der Wellenlängenbereich des ersten Lichts breiter als der Wellenlängenbereich des zweiten Lichts und der Wellenlängenbereich des dritten Lichts ist, und der Wellenlängenbereich des zweiten Lichts breiter als der Wellenlängenbereich des dritten Lichts ist, und
der obere Sicherheitsgrenzschwellenwert ein Wert einer Luminanzkomponente der ersten Farbbilddaten oder der zweiten Farbbilddaten ist, und der untere Sicherheitsgrenzschwellenwert ein Wert einer Luminanzkomponente der dritten Farbbilddaten ist.
Ausgestaltung 8
Endoskopsystem nach Ausgestaltung 6 oder 7, wobei
das erste Verhältnis ein Verhältnis zwischen der Luminanzkomponente der zweiten Farbbilddaten und einer R-Komponente oder einer Summe einer R-Komponente und einer G-Komponente der ersten Farbbilddaten ist, und
die Hämoglobinmengenberechnungseinheit die Menge des Hämoglobins beruhend auf dem ersten Verhältnis berechnet.
Ausgestaltung 9
Endoskopsystem nach einer der Ausgestaltungen 6 bis 8, wobei
das zweite Verhältnis ein Verhältnis zwischen der Luminanzkomponente der dritten Farbbilddaten und einer Luminanzkomponente der zweiten Farbbilddaten ist, und
die Sauerstoffsättigungsberechnungseinheit die Sauerstoffsättigung des Hämoglobins beruhend auf dem zweiten Verhältnis und der Menge des Hämoglobins berechnet.
Ausgestaltung 10
Endoskopsystem nach einer der Ausgestaltungen 6 bis 9, wobei in dem Wellenlängenbereich des zweiten Lichts eine Komponente der zweiten Farbbilddaten einen Wellenlängenbereich enthält, der empfindlich für eine Änderung der Hämoglobinmenge des biologischen Gewebes aber nicht empfindlich für eine Änderung der Sauerstoffsättigung ist.
Ausgestaltung 11
Endoskopsystem nach einer der Ausgestaltungen 6 bis 10, wobei in dem Wellenlängenbereich des dritten Lichts eine Komponente der dritten Farbbilddaten einen Wellenlängenbereich enthält, der für eine Änderung der Sauerstoffsättigung empfindlich ist.
Ausgestaltung 12
Endoskopsystem nach einer der Ausgestaltungen 6 bis 11, wobei das zweite Licht gefiltertes Licht des ersten Lichts ist, das durch ein optisches Filter erhalten wird, das eine Transmission eines ersten Wellenlängenbereichs in einem Bereich von 500 nm bis 600 nm im Wellenlängenbereich des ersten Lichts erlaubt, und das dritte Licht gefiltertes Licht des ersten Lichts ist, das durch ein optisches Filter erhalten wird, das eine Transmission eines zweiten Wellenlängenbereichs, der enger als der erste Wellenlängenbereich ist, in dem Bereich des ersten Wellenlängenbereichs erlaubt.
Ausgestaltung 13
Endoskopsystem mit
einer Lichtquellenvorrichtung zum Emittieren von erstem Licht mit zumindest zwei Lichtkomponenten mit verschiedenen Wellenlängenbereichen,
einem Endoskop mit einer Abbildungseinheit, die einen Bildsensor zur Erzeugung erster Farbbilddaten durch Abbilden von mit dem ersten Licht beleuchtetem biologischem Gewebe enthält,
einer Verarbeitungseinrichtung mit einer charakteristischer Betrag-Beschaffungseinheit zum Beschaffen einer Sauerstoffsättigung von Hämoglobin in dem biologischen Gewebe als charakteristischer Betrag des biologischen Gewebes unter Verwendung einer Komponente a und/oder einer Komponente b unter entsprechenden Komponenten der ersten Farbbilddaten, die jeweiligen Wellenlängenbereichen der Lichtkomponenten entsprechen, und zur Erzeugung eines Sauerstoffsättigungsverteilungsbildes, das eine Verteilung des charakteristischen Betrags zeigt, einer Sicherheitsberechnungseinheit zur Berechnung einer Sicherheit des charakteristischen Betrags unter Verwendung der entsprechenden Komponenten der Farbbilddaten und einer Bildanzeigesteuereinheit zur Steuerung eines Anzeigemodus des Sauerstoffsättigungsbildes gemäß einem Ergebnis der Berechnung der Sicherheit, und
einer Bildanzeigevorrichtung zur Anzeige des Sauerstoffsättigungsverteilungsbildes,
wobei die Sicherheitsberechnungseinheit zur Berechnung der Sicherheit in einem Zustand eingerichtet ist, in dem ein erster Wert der Komponente a als unterer Sicherheitsgrenzschwellenwert eingestellt ist, bei dem die Sicherheit unter die Sicherheit eines Werts fällt, der größer oder gleich dem ersten Wert ist, wenn der Wert der Komponente a kleiner als der erste Wert ist, und ein zweiter Wert der Komponente b, der größer als der erste Wert ist, als oberer Sicherheitsgrenzschwellenwert eingestellt ist, bei dem die Sicherheit unter die Sicherheit bei einem Wert kleiner oder gleich dem zweiten Wert fällt, wenn der Wert der Komponente b größer ist, und die Komponente a und die Komponente b zwei Entsprechungskomponenten sind, die voneinander verschieden sind.
Ausgestaltung 14
Endoskopsystem nach Ausgestaltung 13, wobei
die Sicherheitsberechnungseinheit zur Berechnung der Sicherheit für jedes Bildelement beruhend auf Sicherheitskomponenten eingerichtet ist, die jeweils auf der Komponente a und der Komponente b beruhen,
wenn der Wert der Komponente a größer als der untere Sicherheitsgrenzschwellenwert ist, die beruhend auf der Komponente a erhaltene Sicherheitskomponente einen Wert hat, der größer oder gleich der Sicherheitskomponente bei dem unteren Sicherheitsgrenzschwellenwert ist, und
wenn der Wert der Komponente b kleiner als der obere Sicherheitsgrenzschwellenwert ist, die beruhend auf der Komponente b erhaltene Sicherheitskomponente einen Wert hat, der größer oder gleich der Sicherheitskomponente bei dem oberen Sicherheitsgrenzschwellenwert ist.
Ausgestaltung 15
Endoskopsystem nach Ausgestaltung 13 oder 14, wobei
die Lichtquellenvorrichtung zum Emittieren von zweitem Licht mit einem vom ersten Licht verschiedenen Wellenlängenbereich zusätzlich zu dem ersten Licht eingerichtet ist,
die Abbildungseinheit zur Erzeugung der ersten Farbbilddaten und von dem zweiten Licht entsprechenden zweiten Farbbilddaten durch Abbilden des mit dem ersten Licht und dem zweiten Licht beleuchteten biologischen Gewebes eingerichtet ist, und
die charakteristischer Betrag-Beschaffungseinheit umfasst: eine Hämoglobinmengenberechnungseinheit zur Berechnung einer Menge des Hämoglobins beruhend auf einem ersten Verhältnis der Komponente a und der Komponente b und eine Sauerstoffsättigungsberechnungseinheit zur Berechnung der Sauerstoffsättigung des Hämoglobins beruhend auf der Menge des Hämoglobins und einem zweiten Verhältnis zwischen der Komponente a oder der Komponente b und einer Komponente der zweiten Farbbilddaten.
Ausgestaltung 16
Endoskopsystem nach Ausgestaltung 13 oder 14, wobei
das erste Licht drei Lichtkomponenten enthält, und
die charakteristischer Betrag-Beschaffungseinheit umfasst: eine Hämoglobinmengenberechnungseinheit zur Berechnung der Menge des Hämoglobins beruhend auf dem ersten Verhältnis, das unter Verwendung der entsprechenden Komponenten erhalten wird, und eine Sauerstoffsättigungsberechnungseinheit zur Berechnung der Sauerstoffsättigung des Hämoglobins beruhend auf der Menge des Hämoglobins und einem zweiten Verhältnis, das unter Verwendung der entsprechenden Komponenten erhalten wird.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Mit dem vorstehend beschriebenen Endoskopsystem vorliegender Erfindung können Informationen über die Sicherheit der Sauerstoffsättigung effizient erhalten werden, und ein sehr genaues Sauerstoffsättigungsverteilungsbild kann angezeigt werden.
Figurenliste

1 zeigt ein Blockschaltbild einer Konfiguration eines Beispiels eines Endoskopsystems eines Ausführungsbeispiels.
2 zeigt eine Darstellung eines Beispiels von Spektraleigenschaften von Rot- (R-), Grün- (G-) und Blau- (B-) Filtern eines bei einem Ausführungsbeispiel verwendeten Bildsensors.
3 zeigt eine Außenansicht (Vorderansicht) eines Rotationsfilters, das bei einer Lichtquellenvorrichtung eines Ausführungsbeispiels zu verwenden ist.
4 zeigt eine Darstellung eines Beispiels eines Absorptionsspektrums von Hämoglobin nahe 550 nm.
5 zeigt eine Darstellung eines Beispiels einer Beziehung zwischen einem ersten Verhältnis und einer Menge an Hämoglobin, die bei einem Ausführungsbeispiel verwendet wird.
6 zeigt eine Darstellung eines Beispiels einer Beziehung zwischen einem oberen Grenzwert und einem unteren Grenzwert eines zweiten Verhältnisses und einer Menge an Hämoglobin, die bei einem Ausführungsbeispiel verwendet wird.
7 zeigt eine Darstellung eines Beispiels einer durch eine Sicherheitsberechnungseinheit eines Ausführungsbeispiels bestimmten Sicherheitskomponente.
8 zeigt eine Darstellung eines Beispiels einer durch eine Sicherheitsberechnungseinheit eines Ausführungsbeispiels bestimmten Sicherheitskomponente.
9 zeigt ein Beispiel, bei dem ein unterer Grenzschwellenwert und ein oberer Grenzschwellenwert der Sicherheitskomponente hinsichtlich eines Stücks von Farbbilddaten eingestellt werden.
10 zeigt eine Darstellung eines Beispiels eines Ausführungsbeispiels eines Sauerstoffsättigungsverteilungsbildes eines Ausführungsbeispiels.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Ein nachstehend beschriebenes Endoskopsystem eines Ausführungsbeispiels vorliegender Erfindung ist ein System, in dem eine Menge an Hämoglobin und eine Sauerstoffsättigung von biologischem Gewebe beruhend auf einer Vielzahl von Stücken von Farbbilddaten quantitativ berechnet werden, die durch Beleuchten und Abbilden des biologischen Gewebes als Abbildungssubjekt mit Licht mit verschiedenen Wellenlängenregionen erhalten werden, und ein Sauerstoffsättigungsverteilungsbild angezeigt wird. Wie nachstehend beschrieben gibt es aber keine Einschränkung auf ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine Vielzahl von Stücken von Farbbilddaten durch Beleuchten und Abbilden von biologischem Gewebe mit einer Vielzahl von Lichtarten erhalten werden. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel können die Menge an Hämoglobin und die Sauerstoffsättigung des biologischen Gewebes beruhend auf einem Stück von Farbbilddaten quantitativ berechnet werden, die durch Beleuchten und Abbilden des biologischen Gewebes mit einer Lichtart mit einer Lichtkomponente in einem gewünschten Wellenlängenbereich erhalten werden, und ein Sauerstoffsättigungsverteilungsbild angezeigt werden kann.
Mit dem Endoskopsystem eines Ausführungsbeispiels vorliegender Erfindung wird biologisches Gewebe, das mit zumindest zwei Lichtarten beleuchtet wird, die von einer Lichtquellenvorrichtung emittiert werden und verschiedene Wellenlängenbereiche aufweisen, durch einen Bildsensor abgebildet, wodurch der Bildsensor Farbbilddaten des Bildes des biologischen Gewebes erzeugt, die der jeweiligen Lichtart entsprechen. Die Verarbeitungseinrichtung berechnet die Sauerstoffsättigung des Hämoglobins im biologischen Gewebe unter Verwendung von zumindest Komponenten a und b der erzeugten Farbbilddaten. Die Verarbeitungseinrichtung berechnet ferner die Sicherheit der Sauerstoffsättigung unter Verwendung der Komponenten a und b der Farbbilddaten. Gemäß dem Ergebnis der Berechnung der Sicherheit steuert die Verarbeitungseinrichtung die Anzeige des Sauerstoffsättigungsverteilungsbildes, das eine Verteilung der Sauerstoffsättigung zeigt. Eine Bildanzeigevorrichtung zeigt das gesteuerte Sauerstoffsättigungsverteilungsbild an.
Hinsichtlich der Sicherheit stellt eine Verarbeitungseinrichtung den ersten Wert der Komponente a eines Stücks von Farbbilddaten A in den Farbbilddaten als unteren Sicherheitsgrenzschwellenwert ein, bei dem die Sicherheit unter die Sicherheit bei einem Wert fällt, der größer oder gleich dem ersten Wert ist, wenn der Wert der Komponente a der Farbbilddaten A kleiner als der erste Wert ist. Die Verarbeitungseinrichtung stellt ferner einen zweiten Wert der Komponente b eines Stücks von Farbbilddaten B in den Farbbilddaten, der größer als der erste Wert ist, als oberen Sicherheitsgrenzschwellenwert ein, gemäß dem die Sicherheit unter die Sicherheit bei einem Wert fällt, der kleiner oder gleich dem zweiten Wert ist, wenn der Wert der Komponente b der Farbbilddaten größer als der zweite Wert ist. Die Verarbeitungseinrichtung berechnet die Sicherheit in dieser Art Zustand. Die vorstehend beschriebenen Farbbilddaten A und die vorstehend beschriebenen Farbbilddaten B, die zum Einstellen des unteren Sicherheitsgrenzschwellenwerts und des oberen Sicherheitsgrenzschwellenwerts verwendet werden, sind Stücke von Farbbilddaten, die den zwei verschiedenen Lichtarten entsprechen. Hier bedeutet „Sicherheit“ den Grad, mit dem einem Wert vertraut werden kann, dass er ein ursprünglicher Sauerstoffsättigungswert ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung wird insbesondere eine Sicherheitskomponente (die Sicherheitskomponente wird nachstehend auch als auf Farbbilddaten beruhende Sicherheitskomponente bezeichnet), die in der Sicherheit enthalten ist, für jeden Wert der Komponenten a und b der Vielzahl von Stücken von Farbbilddaten erhalten, die durch Abbilden des biologischen Gewebes erhalten werden, das mit den verschiedenen Lichtarten beleuchtet wird. Die Sicherheit der Sauerstoffsättigung wird durch Kompilieren der Werte der Sicherheitskomponenten, die auf den jeweiligen Stücken von Farbbilddaten beruhen, in einen Wert für jedes Bildelement erhalten. Insbesondere wird bei dem Ausführungsbeispiel der erste Wert der Komponente a eines sicheren Stücks von Farbbilddaten A in den Farbbilddaten auf einen unteren Grenzschwellenwert der Sicherheitskomponente eingestellt, und der zweite Wert der Komponente b von Farbbilddaten B, die von den Farbbilddaten A verschieden sind, wird als der obere Grenzschwellenwert der Sicherheitskomponente eingestellt. Wie der untere Sicherheitsgrenzschwellenwert ist der untere Grenzschwellenwert der Sicherheitskomponente ein Schwellenwert, bei dem die Sicherheitskomponente unter die Sicherheitskomponente an einem Wert fällt, der größer oder gleich dem unteren Grenzschwellenwert ist, wenn der Wert der Komponente a der Farbbilddaten A kleiner als dieser Wert ist. Wie der obere Sicherheitsgrenzschwellenwert ist der obere Grenzschwellenwert der Sicherheitskomponente ein Schwellenwert, bei dem die Sicherheitskomponente unter die Sicherheitskomponente an einem Wert fällt, der kleiner oder gleich dem oberen Grenzschwellenwert ist, wenn der Wert der Komponente b der Farbbilddaten B größer als dieser Wert ist. Durch Einstellen der vorstehend beschriebenen Sicherheitskomponente ist es daher möglich, eine Einstellung derart durchzuführen, dass, wenn der Wert der Komponente der Farbbilddaten A kleiner als der untere Grenzschwellenwert der Komponente der Farbbilddaten A ist (unter der Bedingung, dass sich der Wert der anderen Farbbilddaten nicht ändert), die Sicherheit der Sauerstoffsättigung Sat unter die Sicherheit der Sauerstoffsättigung Sat an einem Wert fällt, der größer oder gleich dem unteren Grenzschwellenwert ist, und derart, dass, wenn der Wert der Komponente der Farbbilddaten B größer als der obere Grenzschwellenwert der Komponente b der Farbbilddaten B ist (unter der Bedingung, dass sich der Wert der anderen Farbbilddaten nicht ändert), die Sicherheit der Sauerstoffsättigung Sat unter die Sicherheit der Sauerstoffsättigung Sat an einem Wert fällt, der kleiner oder gleich dem oberen Grenzschwellenwert ist.
Auf diese Weise wird der untere Grenzschwellenwert der Sicherheit, d.h. der untere Grenzschwellenwert der Sicherheit der Sauerstoffsättigung, beruhend auf dem Wert der Komponente a der Farbbilddaten A in den Farbbilddaten eingestellt, und wird der obere Grenzschwellenwert der Sicherheitskomponente, d.h. der obere Grenzschwellenwert der Sicherheit der Sauerstoffsättigung, beruhend auf dem Wert der Komponente b der Farbbilddaten B eingestellt, die von den Farbbilddaten A verschieden sind. Zu diesem Zeitpunkt wird der obere Grenzschwellenwert der Sicherheitskomponente nicht beruhend auf dem Wert der Komponente der Farbbilddaten A bestimmt, und wird der untere Grenzschwellenwert der Sicherheitskomponente nicht beruhend auf dem Wert der Komponente b der Farbbilddaten bestimmt.
Bei der Berechnung der Sicherheit gemäß dem Ausführungsbeispiel wird die Sicherheit der Sauerstoffsättigung beruhend auf der Sicherheitskomponente berechnet, die beruhend auf den Komponenten a und b der jeweiligen Stücke von Farbbilddaten erhalten wird. Dabei ist vorzuziehen, dass, wenn der Wert der Komponente a der Farbbilddaten A größer als der untere Grenzschwellenwert ist, die auf den Farbbilddaten A beruhende Sicherheitskomponente einen Wert hat, der gleich oder größer als die Sicherheitskomponente an dem unteren Grenzschwellenwert ist, und dass, wenn der Wert der Komponente der Farbbilddaten B kleiner als der obere Grenzschwellenwert ist, die auf den Farbbilddaten B beruhende Sicherheitskomponente b einen Wert hat, der größer oder gleich der Sicherheitskomponente an dem oberen Grenzschwellenwert ist. Das heißt, der obere Grenzschwellenwert und der untere Grenzschwellenwert der Sicherheitskomponente werden nicht gleichzeitig beruhend auf Werten von Komponenten derselben Farbbilddaten bestimmt. Demnach werden der obere Grenzwert und der untere Grenzwert der Sicherheitskomponente, die auf den verschiedenen Stücken von Farbbilddaten beruhen, jeweils als der unter Sicherheitsgrenzschwellenwert und der obere Grenzschwellenwert der Sauerstoffsättigung eingestellt.
Es wird angemerkt, dass das Verfahren zum Kompilieren der Werte der Vielzahl von Sicherheitskomponenten in einen Wert der Sicherheit nicht besonders eingeschränkt ist, jedoch bei einem Ausführungsbeispiel ein Verfahren verwendet wird, bei dem ein Sicherheitswert durch Multiplizieren des bestimmten Werts der Sicherheitskomponente mit den Werten der Stücke von Farbbilddaten erhalten wird.
Die Farbbilddaten sind Daten, die durch Beleuchten von biologischem Gewebe mit Beleuchtungslicht mit verschiedenen Lichtintensitäten und Abbilden des biologischen Gewebes erzeugt werden, und wenn der obere Grenzschwellenwert und der untere Grenzschwellenwert der Sicherheitskomponente für jede Komponente eines Stücks von Farbbilddaten eingestellt wird, werden der untere Grenzschwellenwert der Sicherheitskomponente und der obere Grenzschwellenwert der Sicherheitskomponente daher für die Komponente der Farbbilddaten eingestellt, die dem Beleuchtungslicht mit der schwachen Lichtintensität entsprechen. Selbst wenn die Daten als Farbbilddaten geeignet und zuverlässig sind, besteht die Möglichkeit, dass die Sicherheit der Sauerstoffsättigung, die unter Verwendung von Farbbilddaten mit einem Wert berechnet wird, der den oberen Grenzschwellenwert der Sicherheitskomponente übersteigt, so behandelt wird, als wäre sie niedrig. Wenn der obere Grenzschwellenwert der Sicherheitskomponente und der untere Grenzschwellenwert der Sicherheitskomponente unter Verwendung der Komponente der Farbbilddaten einzustellen sind, die einem Beleuchtungslicht mit starker Lichtintensität entsprechen, besteht selbst dann, wenn die Daten als Bilddaten geeignet und zuverlässig sind, die Möglichkeit, dass die Sicherheit der Sauerstoffsättigung, die unter Verwendung der Farbbilddaten berechnet wird, mit einem Wert, der kleiner als der untere Grenzwert der Sicherheitskomponente ist, so behandelt wird, als wäre sie gering. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung aber werden der obere Grenzschwellenwert und der untere Grenzschwellenwert der Sicherheitskomponente beruhend auf den Werten von Komponenten verschiedener Stücke von Farbbilddaten eingestellt, und daher kann die Sicherheit der Sauerstoffsättigung effektiv erhalten werden. Bei einem Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung können auch Abschnitte, bei denen die Sicherheit der berechneten Sauerstoffsättigung hoch ist, auf einer Bildanzeigevorrichtung angezeigt werden, und daher kann ein sehr genaues Sauerstoffsättigungsverteilungsbild angezeigt werden.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Konfiguration des Endoskopsystems
1 zeigt ein Blockschaltbild einer Konfiguration eines Endoskopsystems 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Endoskopsystem 1 umfasst ein elektronisches Endoskop (Endoskop) 100; eine Verarbeitungseinrichtung 200; eine Anzeigeeinrichtung 300 und eine Lichtquellenvorrichtung 400. Das elektronische Endoskop 100 und die Anzeigeeinrichtung 300 sind mit der Verarbeitungseinrichtung 200 lösbar verbunden. Die Verarbeitungseinrichtung 200 enthält eine Bildverarbeitungseinheit 500. Die Lichtquellenvorrichtung 400 ist mit der Verarbeitungseinrichtung 200 lösbar verbunden. Die Lichtquellenvorrichtung 400 kann auch im Gehäuse der Verarbeitungseinrichtung 200 untergebracht sein.
Das elektronische Endoskop 100 umfasst einen Einführschlauch 110, der in den Körper einer Untersuchungsperson einzuführen ist. Eine Lichtführung 131, die sich über ungefähr die gesamte Länge des Einführschlauchs 110 erstreckt, ist in dem Einführschlauch 110 vorgesehen. Ein vorderer Endabschnitt 131a, der einen Endabschnitt der Lichtführung 131 darstellt, befindet sich nahe dem vorderen Endabschnitt des Einführschlauchs 110, oder anders gesagt, nahe dem vorderen Einführschlauchendabschnitt 111, und ein Basisendabschnitt 131b, der der andere Endabschnitt der Lichtführung 131 ist, befindet sich an dem Abschnitt, an dem die Lichtführung 131 mit der Lichtquellenvorrichtung 400 verbunden ist. Die Lichtführung 131 erstreckt sich demnach von dem Abschnitt, an dem die Lichtführung 131 mit der Lichtquellenvorrichtung 400 verbunden ist, zur nächsten Umgebung des vorderen Einführschlauchendabschnitts 111.
Die Lichtquellenvorrichtung 400 umfasst eine Lichtquellenlampe 430 als Lichtquelle, die Licht mit einer hohen Lichtausbeute erzeugt, wie eine Xenonlampe. Das von der Lichtquellenvorrichtung 400 emittierte Licht fällt in den Basisendabschnitt 131b der Lichtführung 131 als Beleuchtungslicht IL ein. Das in den Basisendabschnitt 131b der Lichtführung 131 einfallende Licht wird durch die Lichtführung 131 zum vorderen Endabschnitt 131a geführt und aus dem vorderen Endabschnitt 131a emittiert. Eine Lichtverteilungslinse 132, die gegenüber dem vorderen Endabschnitt 131a der Lichtführung 131 angeordnet ist, ist am vorderen Einführschlauchendabschnitt 111 des elektronischen Endoskops 100 vorgesehen. Das aus dem vorderen Endabschnitt 131a der Lichtführung 131 emittierte Beleuchtungslicht IL fällt durch die Lichtverteilungslinse 132 und beleuchtet biologisches Gewebe T nahe dem vorderen Einführschlauchendabschnitt 111.
Eine Objektlinsengruppe 121 und ein Bildsensor 141 sind am vorderen Einführschlauchendabschnitt 111 des elektronischen Endoskops 100 vorgesehen. Die Objektlinsengruppe 121 und der Bildsensor 141 bilden eine Abbildungseinheit. Das durch die Oberfläche des biologischen Gewebes T in dem Beleuchtungslicht IL reflektierte oder gestreute Licht fällt auf die Objektlinsengruppe 121, wird kondensiert und erzeugt ein Bild auf einer Lichtempfangsfläche des Bildsensors 141. Als Bildsensor 141 kann ein bekannter Bildsensor verwendet werden, wie ein CCD-(Ladungskopplungsbaustein-)Bildsensor oder ein CMOS-(Komplementärmetalloxidhalbleiter-)Bildsensor für eine Farbbildabbildung, mit einer Lichtempfangsfläche, die mit einem Farbfilter 141a versehen ist.
Das Farbfilter 141a ist ein sogenanntes Filter innerhalb des Chips, in dem R-Farbfilter, die eine Transmission von Licht roter Farbe erlauben, G-Farbfilter, die eine Transmission von Licht grüner Farbe erlauben, und B-Farbfilter, die eine Transmission von Licht blauer Farbe erlauben, in einem Array angeordnet und direkt auf den Lichtempfangselementen des Bildaufnahmeelements 141 gebildet sind. 2 zeigt eine Darstellung eines Beispiels spektraler Eigenschaften roter (R), grüner (G) und blauer (B) Filter eines Bildsensors, der bei einem Ausführungsbeispiel verwendet wird. Das R-Farbfilter ist ein Filter, das eine Transmission von Licht mit einer Wellenlänge erlaubt, die länger als eine Wellenlänge von ungefähr 570 nm ist (beispielsweise 580 nm bis 700 nm), das G-Farbfilter ist ein Filter, das eine Transmission von Licht mit einer Wellenlänge von ungefähr 470 nm bis 620 nm erlaubt, und das B-Farbfilter ist ein Filter, das eine Transmission von Licht mit einer Wellenlänge erlaubt, die kürzer als eine Wellenlänge von ungefähr 530 nm ist (beispielsweise 420 nm bis 520 nm).
Der Bildsensor 141 ist eine Abbildungseinrichtung zur Abbildung des biologischen Gewebes T, das mit der Vielzahl von Lichtarten beleuchtet wird, und Erzeugung von Farbbilddaten, die den Lichtarten entsprechen, und ist eine Bilddatenerzeugungseinrichtung zur Erzeugung von Farbbilddaten, die dem Licht entsprechen, das aufgrund dessen, dass das biologische Gewebe T mit der Vielzahl von Lichtarten mit verschiedenen Wellenlängenbereichen beleuchtet wird, durch das biologische Gewebe T reflektiert oder auf dem biologischen Gewebe T gestreut wird. Der Bildsensor 141 wird zur Durchführung einer Ansteuerung synchron mit der Bildverarbeitungseinheit 500 gesteuert, was nachstehend beschrieben wird, und gibt periodisch (beispielsweise in Intervallen von 1/30 einer Sekunde) die Farbbilddaten aus, die dem Bild des biologischen Gewebes T entsprechen, das auf der Lichtempfangsfläche erzeugt wird. Die aus dem Bildsensor 141 ausgegebenen Farbbilddaten werden über ein Kabel 142 zu der Bildverarbeitungseinheit 500 der Verarbeitungseinrichtung 200 übertragen.
Die Bildverarbeitungseinheit 500 umfasst hauptsächlich eine A/D-Umwandlungsschaltung 502; eine Vorbildverarbeitungseinheit 504; eine Bildspeichereinheit 506; eine Nachbildverarbeitungseinheit 508; eine charakteristischer Betrag-Beschaffungseinheit 510; eine Sicherheitsberechnungseinheit 511; einen Speicher 512; eine Bildanzeigesteuereinheit 514 und eine Steuereinrichtung 516.
Die A/D-Umwandlungsschaltung 502 führt bei den über das Kabel 142 vom Bildsensor 141 des elektronischen Endoskops 100 eingegebenen Farbbilddaten eine A/D-Umwandlung durch und gibt digitale Daten aus. Die aus der A/D-Umwandlungsschaltung 502 ausgegebenen digitalen Daten werden zu der Vorbildverarbeitungseinheit 504 übertragen.
Die Vorbildverarbeitungseinheit 504 verwendet die digitalen Daten zur Erzeugung von Farbbilddaten aus R-, G- und B-Komponenten, die ein Bild bilden, oder Komponenten in gewünschten Wellenlängenbereichen über eine Demosaikverarbeitung aus digitalen R-Bilddaten, die durch die Lichtempfangselemente im Bildsensor 141 abgebildet werden, an denen die R-Farbfilter angebracht sind, digitalen G-Bilddaten, die durch die Lichtempfangselemente im Bildsensor 141 abgebildet werden, an denen die G-Farbfilter angebracht sind, und digitalen B-Bilddaten, die durch die Lichtempfangselemente im Bildsensor 141 abgebildet werden, an denen die B-Farbfilter angebracht sind. Die Vorbildverarbeitungseinheit 504 ist ferner ein Abschnitt, der eine vorbestimmte Signalverarbeitung, wie eine Farbkorrektur, eine Matrixoperation und eine Weißabgleichkorrektur, bei den erzeugten R-, G- und B-Farbbilddaten implementiert.
Die Bildspeichereinheit 506 speichert vorübergehend Farbbilddaten jedes Bildes, das durch den Bildsensor 141 abgebildet und einer Signalverarbeitung unterzogen wurde.
Die Nachbildverarbeitungseinheit 508 erzeugt Bildschirmdaten für eine Anzeige auf einer Anzeigeeinheit durch Auslesen der in der Bildspeichereinheit 506 gespeicherten Farbbilddaten oder Durchführen einer Signalverarbeitung (γ-Korrektur, usw.) bei den durch eine nachstehend beschriebene Bildanzeigesteuereinheit 514 erzeugten Bilddaten. Wie nachstehend beschrieben, enthalten die durch die Bildanzeigesteuereinheit 514 erzeugten Bilddaten die Daten des Sauerstoffsättigungsverteilungsbildes, das die Verteilung der Sauerstoffsättigung des Hämoglobins in dem biologischen Gewebe T zeigt. Die erzeugten Bilddaten (Videoformatsignal) werden zu der Anzeigeeinrichtung 300 ausgegeben. Dementsprechend werden ein Bild des biologischen Gewebes T, das Sauerstoffsättigungsverteilungsbild des biologischen Gewebes T und dergleichen auf dem Bildschirm der Anzeigeeinrichtung 300 angezeigt.
Wie nachstehend beschrieben berechnet die charakteristischer Betrag-Beschaffungseinheit 510 im Ansprechen auf eine Anweisung von einer Steuereinrichtung 516 die Menge an Hämoglobin und die Sauerstoffsättigung des Hämoglobins in dem abgebildeten biologischen Gewebe T als charakteristische Beträge und erzeugt ein Verteilungsbild auf dem Bild des abgebildeten biologischen Gewebes T, d.h. ein Verteilungsbild, das eine Verteilung der Mengen an Hämoglobin zeigt, und ein Sauerstoffsättigungsverteilungsbild, das eine Verteilung der Sauerstoffsättigung des Hämoglobins zeigt.
Die charakteristischer Betrag-Beschaffungseinheit 510 berechnet die charakteristischen Beträge durch Durchführen einer Berechnung unter Verwendung der Farbbilddaten des biologischen Gewebes T, und daher werden die Farbbilddaten und verschiedene Typen von Informationen, die durch die charakteristischer Betrag-Beschaffungseinheit 510 zu verwenden sind, aus der Bildspeichereinheit 506 oder dem Speicher 502 abgerufen.
Die Bildanzeigesteuereinheit 514 führt eine Steuerung derart durch, dass das Sauerstoffsättigungsverteilungsbild des Hämoglobins, das durch die charakteristischer Betrag-Beschaffungseinheit 510 erzeugt wird, dem aufgenommenen Bild des biologischen Gewebes T überlagert wird. Zu diesem Zeitpunkt steuert die Bildanzeigesteuereinheit 514 den Anzeigemodus des Sauerstoffsättigungsverteilungsbildes gemäß dem Ergebnis der Berechnung eines nachstehend beschriebenen Grads an Sicherheit.
Die Steuereinrichtung 516 ist ein Abschnitt, der zusätzlich zur Durchführung einer Betriebsanweisung und Betriebssteuerung für die Abschnitte der Bildverarbeitungseinheit 500 eine Betriebsanweisung und Betriebssteuerung der Abschnitte des elektronischen Endoskops 100 durchführt, das die Lichtquellenvorrichtung 400 und den Bildsensor 141 enthält.
Es wird angemerkt, dass die charakteristischer Betrag-Beschaffungseinheit 510 und die Bildanzeigesteuereinheit 514 durch ein Softwaremodul gebildet sein können, das die vorstehend beschriebenen Funktionen ausführt, indem es ein Programm in einem Computer startet und ausführt, und durch Hardware gebildet sein können.
So enthält die Verarbeitungseinrichtung 200 sowohl eine Funktion eines Verarbeitens der aus dem Bildsensor 141 des elektronischen Endoskops 100 ausgegebenen Farbbilddaten, als auch eine Funktion eines Anweisens und Steuerns eines Betriebs des elektronischen Endoskops 100, der Lichtquellenvorrichtung 400 und der Anzeigeeinrichtung 300.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel emittiert die Lichtquellenvorrichtung 400 zumindest zwei Lichtarten mit verschiedenen Wellenlängenregionen. Die Lichtquellenvorrichtung 400 ist insbesondere eine Lichtemissionseinrichtung zum Emittieren von erstem Licht, zweitem Licht und drittem Licht und veranlasst das erste Licht, das zweite Licht und das dritte Licht zum Einfallen in die Lichtführung 131. Die Lichtquellenvorrichtung 400 emittiert das erste Licht, das zweite Licht und das dritte Licht, die verschiedene Wellenlängenbereiche aufweisen, die Lichtquellenvorrichtung 400 kann aber auch eine oder zwei Lichtarten emittieren, und kann auch vier oder mehr Lichtarten emittieren. Im Fall des Emittierens von vier oder mehr Lichtarten kann das vierte Licht Licht mit demselben Wellenlängenbereich wie das erste Licht sein. Zusätzlich zu der Lichtquellenlampe 430 enthält die Lichtquellenvorrichtung 400: eine Lichtkondensatorlinse 440; ein Rotationsfilter 410; eine Filtersteuereinheit 420; und eine Lichtkondensatorlinse 450. Das Licht, das ungefähr paralleles Licht ist und aus der Lichtquellenlampe 430 emittiert wird, ist beispielsweise weißes Licht, und wird durch die Lichtkondensatorlinse 440 kondensiert, läuft durch das Rotationsfilter 410 und wird danach noch einmal durch die Lichtkondensatorlinse 450 kondensiert und fällt in das Basisende 131b der Lichtführung 131 ein. Es wird angemerkt, dass das Rotationsfilter 410 zwischen einer Position auf dem Strahlengang des aus der Lichtquellenlampe 430 abgestrahlten Lichts aufgrund einer (nicht gezeigten) Bewegungseinrichtung, wie einer linearen Führungsbahn, an eine zurückgenommene Position weg vom Strahlengang bewegt werden kann. Da das Rotationsfilter 410 eine Vielzahl von Filtern mit verschiedenen Transmissionseigenschaften enthält, unterscheidet sich der Wellenlängenbereich des von der Lichtquellenvorrichtung 400 emittierten Lichts in Abhängigkeit vom Typ des Rotationsfilters 410, der den Strahlengang des von der Lichtquellenlampe 430 abgestrahlten Lichts kreuzt.
Es wird angemerkt, dass die Konfiguration der Lichtquellenvorrichtung 400 nicht auf die in 1 Gezeigte beschränkt ist. Beispielsweise kann eine Lampe, die konvergierendes Licht anstelle von parallelem Licht erzeugt, ebenso als Lichtquellenlampe 430 verwendet werden. In diesem Fall kann beispielsweise eine Konfiguration Verwendung finden, bei der das von der Lichtquellenlampe 430 abgestrahlte Licht vor der Kondensatorlinse 440 kondensiert wird, und das Licht als diffuses Licht auf die Lichtkondensatorlinse 440 einfällt. Es kann auch eine Konfiguration Anwendung finden, bei der die Lichtkondensatorlinse 440 nicht verwendet wird, und durch die Lichtquellenlampe 430 erzeugtes, nahezu paralleles Licht direkt auf das Rotationsfilter 410 einfällt. Auch im Fall der Verwendung einer Lampe, die konvergierendes Licht erzeugt, kann eine Konfiguration Verwendung finden, bei der eine Kollimatorlinse anstelle der Lichtkondensatorlinse 440 verwendet wird, und das Licht in nahezu parallelem Zustand auf das Rotationsfilter 410 einfällt. Im Fall der Verwendung eines optischen Filters vom Interferenztyp, wie eines dielektrischen Mehrschichtfilters als Rotationsfilter 410, fällt beispielsweise das nahezu parallele Licht auf das Rotationsfilter 410 ein, wodurch der Einfallswinkel des Lichts auf dem optischen Filter gleichförmig gemacht wird, und so eine noch bessere Filtereigenschaft erhalten werden kann. Es kann auch eine Lampe, die diffuses Licht erzeugt, als Lichtquellenlampe 430 verwendet werden. Auch in diesem Fall kann eine Konfiguration angewendet werden, bei der eine Kollimatorlinse anstelle der Lichtkondensatorlinse 440 verwendet wird, und das Licht auf das Rotationsfilter 410 in einem nahezu parallelen Zustand einfällt.
Obwohl die Lichtquellenvorrichtung 400 zum Emittieren einer Vielzahl von Lichtarten mit verschiedenen Wellenlängenbereichen konfiguriert ist, indem das von der einen Lichtquellenlampe 430 abgestrahlte Licht zum Durchlaufen des optischen Filters veranlasst wird, kann auch eine Halbleiterlichtquelle, wie beispielsweise eine lichtemittierende Diode oder ein Laserelement, das Laserlicht ausgibt, anstelle der Lichtquellenlampe 430 als Lichtquellenvorrichtung 400 verwendet werden. In diesem Fall muss das Rotationsfilter 410 nicht verwendet werden. Die Lichtquellenvorrichtung 400 kann beispielsweise auch zum separaten Emittieren von weißem Licht, das Anregungslicht mit einem vorbestimmten Längenwellenbereich und fluoreszierendes Licht enthält, das zum Emittieren von Licht durch das Anregungslicht angeregt wird, und Licht mit einem vorbestimmten engen Wellenlängenbereich konfiguriert sein.
Die Konfiguration der Lichtquellenvorrichtung 400 ist nicht besonders eingeschränkt, solange eine Vielzahl von Lichtarten mit verschiedenen Wellenlängenbereichen emittiert wird.
Obwohl die Lichtquellenvorrichtung 400 eine an dem elektronischen Endoskop 100 angebrachte externe Vorrichtung ist, kann die Lichtquellenvorrichtung 400, wenn sie durch eine kleine Lichtquelle, wie ein Laserelement, gebildet ist, an dem vorderen Einführschlauchendabschnitt 111 des elektronischen Endoskops 100 vorgesehen sein. In diesem Fall ist das Erfordernis der Lichtführung 131 beseitigt.
Das Rotationsfilter 410 ist eine runde scheibenförmige optische Einheit mit einer Vielzahl optischer Filter, und ist derart konfiguriert, dass die Transmissionswellenlängenregion gemäß dem Rotationswinkel umgeschaltet wird. Das Rotationsfilter 410 enthält drei optische Filter mit verschiedenen Transmissionswellenlängenbereichen, jedoch kann das Rotationsfilter 410 vier, fünf, sechs oder mehr optische Filter enthalten. Der Rotationswinkel des Rotationsfilters 410 wird durch die mit der Steuereinrichtung 516 verbundene Filtersteuereinheit 420 gesteuert. Da die Steuereinrichtung 516 den Rotationswinkel des Rotationsfilters 410 über die Filtersteuereinheit 420 steuert, wird der Wellenlängenbereich des der Lichtführung 131 zugeführten Beleuchtungslichts IL umgeschaltet, indem es durch das Rotationsfilter 410 hindurchgeht.
3 zeigt eine Außenansicht (Vorderansicht) des Rotationsfilters 410. Das Rotationsfilter 410 umfasst einen nahezu runden scheibenförmigen Rahmen 411, und drei fächerförmige optische Filter 415, 416 und 418. Drei fächerförmige Fenster 414a, 414b und 414c sind an gleichen Intervallen um die Mittenachse des Rahmens 411 gebildet, und die optischen Filter 415, 416 und 418 sind in die jeweiligen Fenster 414a, 414b und 414c eingepasst. Es wird angemerkt, dass die optischen Filter dielektrische Mehrschichtfilter sind, jedoch kann auch ein anderer Typ optisches Filter (beispielsweise ein optisches Filter vom Absorptionstyp oder ein Etalonfilter, bei dem ein dielektrischer Mehrschichtfilm als Reflexionsfilm verwendet wird, usw.) verwendet werden.
An der Mittenachse des Rahmens 411 ist auch eine Aufsatzbohrung 412 geformt. Eine Antriebswelle eines (nicht gezeigten) Servomotors, der in der Filtersteuereinheit 420 enthalten ist, ist fixiert, indem er in die Aufsatzbohrung 412 eingeführt ist, und das Rotationsfilter 410 rotiert zusammen mit der Antriebswelle des Servomotors.
Wenn das Rotationsfilter 410 in der durch den Pfeil in 3 angegebenen Richtung rotiert, werden die optischen Filter, auf die das Licht einfällt, in der folgenden Reihenfolge umgeschaltet: optische Filter 415, 416 und 418, und dadurch werden die Wellenlängenbereiche des durch das Rotationsfilter fallenden Beleuchtungslichts IL sequenziell umgeschaltet.
Die optischen Filter 415 und 416 sind optische Bandpassfilter, die wahlweise eine Transmission von Licht im 550 nm Bereich erlauben. Wie es in 4 gezeigt ist, ist das optische Filter 415 derart konfiguriert, dass es eine Transmission von Licht in einem Wellenlängenbereich R0 (W-Bereich) von den isosbestischen Punkten E1 bis E4 mit geringem Verlust erlaubt, und Licht anderer Wellenregionen blockiert. Das optische Filter 416 ist auch konfiguriert, dass es eine Transmission von Licht im Wellenlängenbereich R2 (N-Bereich) von dem isosbestischen Punkt E2 zu dem isosbestischen Punkt E3 mit geringem Verlust erlaubt, und Licht anderer Wellenregionen blockiert.
Das optische Filter 418 ist ferner ein Ultraviolettabschneidefilter, und in der sichtbaren Lichtwellenlängenregion fällt das von der Lichtquellenlampe 430 emittierte Licht durch das optische Filter 418. Das Licht, das durch das optische Filter 418 gegangen ist, wird als weißes Licht WL zum Aufnehmen eines normalen Beobachtungsbildes verwendet. Es wird angemerkt, dass auch eine Konfiguration Anwendung finden kann, bei der das optische Filter 418 nicht verwendet wird, und das Fenster 414c des Rahmens 411 offen ist.
Das Licht aus dem von der Lichtquellenlampe 430 abgestrahlten Licht, das durch das optische Filter 415 gegangen ist, wird demnach nachstehend als „breites Licht“ bezeichnet, das Licht aus dem von der Lichtquellenlampe 430 abgestrahlten Licht, das durch das optische Filter 416 gegangen ist, wird nachstehend als „enges Licht“ bezeichnet, und Licht aus dem von der Lichtquellenlampe 430 abgestrahlten Licht, das durch das optische Filter 418 gegangen ist, wird nachstehend als „weißes Licht WL“ bezeichnet.
Wie in 4 gezeigt, ist der Wellenlängenbereich R1 ein Bereich, in dem die Spitzenwellenlänge einer Absorptionsspitze P1 enthalten ist, die oxidiertem Hämoglobin entspringt, ist der Wellenlängenbereich R2 ein Bereich, in dem die Spitzenwellenlänge einer Absorptionsspitze P2 enthalten ist, die reduziertem Hämoglobin entspringt, und ist der Wellenlängenbereich R3 ein Bereich, in dem die Spitzenwellenlänge einer Absorptionsspitze P3 enthalten ist, die oxidiertem Hämoglobin entspringt. Die Spitzenwellenlängen der drei Absorptionsspitzen P1, P2 und P3 sind auch in der Wellenlängenregion R0 enthalten. Es wird angemerkt, dass 4 eine Darstellung eines Beispiels eines Absorptionsspektrums von Hämoglobin nahe 550 nm zeigt.
Der Wellenlängenbereich R0 des optischen Filters 415 und der Wellenlängenbereich R2 des optischen Filters 416 sind auch in der Transmissionswellenlängenregion (2) des G-Farbfilters des Farbfilters 141a enthalten. Bilder des biologischen Gewebes T, die durch Licht erzeugt werden, das durch die optischen Filter 415 und 416 gegangen ist, werden demnach als Bilder der G-Komponente der Farbbilddaten erhalten, die durch den Bildsensor 141 aufgenommen werden.
Eine Durchgangsbohrung 413 ist am umlaufenden Randabschnitt des Rahmens 411 gebildet. Die Durchgangsbohrung 413 ist an derselben Position (Phase) wie der Begrenzungsabschnitt zwischen dem Fenster 414a und dem Fenster 414c in Rotationsrichtung des Rahmens 411 gebildet. Eine Lichtschranke 422 zur Erfassung der Durchgangsbohrung 413 ist an der Peripherie des Rahmens 411 zum Umgeben eines Teils des umlaufenden Randabschnitts des Rahmens 411 angeordnet. Die Lichtschranke 422 ist mit der Filtersteuereinheit 420 verbunden.
Eine Konfiguration ist daher wünschenswert, bei der die Lichtquellenvorrichtung 400 Lichtarten mit verschiedenen Wellenlängenbereichen, d.h. das breite Licht, das enge Licht und das weiße Licht WL, als Beleuchtungslicht IL emittiert, indem die Vielzahl optischer Filter 415, 416 und 418 auf dem Strahlengang des durch die Lichtquellenlampe 430 abgestrahlten Lichts sequenziell umgeschaltet werden.
Berechnung des charakteristischen Betrags des biologischen Gewebes
Ein charakteristischer Betrag des biologischen Gewebes T wird durch die charakteristischer Betrag-Beschaffungseinheit 510 der Verarbeitungseinrichtung 500 berechnet. Eine Verarbeitung zur Berechnung der Menge an Hämoglobin und der Sauerstoffsättigung Sat des Hämoglobins in dem biologischen Gewebe T als die charakteristischen Beträge aus einem aufgenommenen Bild des biologischen Gewebes T wird nachstehend beschrieben.
Wie in 4 gezeigt, weist Hämoglobin starke Absorptionsbereiche nahe 550 nm auf, die Q-Bereiche genannt werden, die Porphyrin entspringen. Das Absorptionsspektrum von Hämoglobin ändert sich gemäß der Sauerstoffsättigung Sat, die den Prozentsatz von oxidiertem Hämoglobin HbO in dem gesamten Hämoglobin angibt. Der Signalverlauf mit der durchgezogenen Linie in 4 stellt das Absorptionsspektrum einer Sauerstoffsättigung Sat von 100% dar, d.h. oxidiertes Hämoglobin, und der Signalverlauf mit der gestrichelten Linie stellt das Absorptionsspektrum einer Sauerstoffsättigung Sat von 0% dar, d.h. reduziertes Hämoglobin Hb. Die kurzen gestrichelten Linien stellen die Absorptionsspektren von Hämoglobin mit dazwischenliegenden Sauerstoffsättigungen Sat von 10%, 20%, 30%, ... und 90% dar, d.h. eine Mischung aus oxidiertem Hämoglobin HbO und reduziertem Hämoglobin Hb.
Wie in 4 gezeigt, haben das oxidierte Hämoglobin HbO und das reduzierte Hämoglobin Hb in dem Q-Band voneinander verschiedene Spitzenwellenlängen. Insbesondere hat das oxidierte Hämoglobin HbO eine Absorptionsspitze P1 nahe der Wellenlänge 542 nm und eine Absorptionsspitze P3 nahe der Wellenlänge 576 nm. Andererseits hat das reduzierte Hämoglobin Hb eine Absorptionsspitze P2 nahe 556 nm. Da 4 Absorptionsspektren in dem Fall zeigt, wenn die Summe der Konzentrationen des oxidierten Hämoglobins HbO und des reduzierten Hämoglobins Hb konstant ist, erscheinen isosbestische Punkte E1, E2, E3 und E4, an denen der Lichtabsorptionsgrad ungeachtet des Verhältnisses des oxidierten Hämoglobins HbO und des reduzierten Hämoglobins Hb konstant ist, d.h., ungeachtet der Sauerstoffsättigung. In der folgenden Beschreibung, ist der zwischen den isosbestischen Punkten E1 und E2 liegende Wellenlängenbereich der Wellenlängenbereich R1, der vorstehend für das optische Filter 410 beschrieben wurde, der zwischen den isosbestischen Punkten E2 und E3 liegende Wellenlängenbereich ist der Wellenlängenbereich R2, der zwischen den isosbestischen Punkten E3 und E4 liegende Wellenlängenbereich ist der Wellenlängenbereich R3, und der zwischen den isosbestischen Punkten E1 und E4 liegende Wellenlängenbereich, d.h., der durch Kombinieren der Wellenlängenbereiche R1, R2 und R3 erhaltene Bereich, ist der Wellenlängenbereich R0. Der Wellenlängenbereich des breiten Lichts, das das Transmissionslicht, das durch das optische Filter 415 geht, unter dem von der Lichtquellenlampe 430 abgestrahlten Licht darstellt, ist demnach der Wellenlängenbereich R0, und der Wellenlängenbereich des engen Lichts, das das Transmissonslicht, das durch das optische Filter 416 geht, unter dem von der Lichtquellenlampe 430 abgestrahlten Licht darstellt, ist der Wellenlängenbereich R2.
Wie in 4 gezeigt, steigt oder fällt die Absorption des Hämoglobins in den Wellenlängenbereichen R1, R2 und R3 hinsichtlich der Sauerstoffsättigung linear. Insbesondere erhöhen sich Absorptionen AR1 und AR3 des Hämoglobins in den Wellenlängenbereichen R1 und R3 linear hinsichtlich der Konzentration des oxidierten Hämoglobins, d.h. der Sauerstoffsättigung. Auch die Absorption AR2 des Hämoglobins im Wellenlängenbereich R2 steigt hinsichtlich der Konzentration des reduzierten Hämoglobins linear an.
Hier ist die Sauerstoffsättigung unter Verwendung der folgenden Gleichung (1) definiert.
Gleichung (1):

$S a t = \frac{[H b O]}{[H b] + [H b O]}$
wobei

Sat: Sauerstoffsättigung
[Hb]: Konzentration von reduziertem Hämoglobin
[HbO]: Konzentration von oxidiertem Hämoglobin
[Hb] + [HbO]: Menge an Hämoglobin (tHb)

Ferner werden Gleichung (2) und Gleichung (3), die die Konzentrationen des oxidierten Hämoglobins HbO und des reduzierten Hämoglobins Hb angeben, unter Verwendung von Gleichung (1) erhalten.
Gleichung (2): $[H b O] = S a t \cdot ([H b] + [H b O])$

Gleichung (3): $[H b] = (1 - S a t) \cdot ([H b] + [H b O])$
Die Absorptionen AR1, AR2 und AR3 des Hämoglobins sind demnach charakteristische Beträge, die sowohl von der Sauerstoffsättigung als auch der Menge an Hämoglobin abhängen.
Es ist evident, dass der Gesamtwert des Lichtabsorptionsgrads im Wellenlängenbereich R0 ein Wert ist, der nicht von der Sauerstoffsättigung Sat abhängt, und durch die Menge an Hämoglobin bestimmt wird. Demnach kann die Menge an Hämoglobin beruhend auf dem Gesamtwert des Lichtabsorptionsgrads im Wellenlängenbereich R0 quantifiziert werden. Ferner kann die Sauerstoffsättigung Sat beruhend auf dem Gesamtwert der Lichtabsorptionsgrade im Wellenlängenbereich R1, im Wellenlängenbereich R2 oder im Wellenlängenbereich R3 und der Menge an Hämoglobin quantifiziert werden, die beruhend auf dem Gesamtwert des Wellenlängenbereichs R0 quantifiziert ist.
Die charakteristischer Betrag-Beschaffungseinheit 510 umfasst eine Hämoglobinmengenberechnungseinheit 510a, die die Menge an Hämoglobin in dem biologischen Gewebe T beruhend auf einem nachstehend beschriebenen ersten Verhältnis berechnet und beschafft, das für eine Änderung der Menge an Hämoglobin in dem biologischen Gewebes T empfindlich ist, und eine Sauerstoffsättigungsberechnungseinheit 510b, die die Sauerstoffsättigung des Hämoglobins in dem biologischen Gewebe T beruhend auf der berechneten Menge an Hämoglobin und einem nachstehend beschriebenen zweiten Verhältnis berechnet und erfasst, das für eine Änderung der Sauerstoffsättigung des Hämoglobins empfindlich ist. Das erste Verhältnis und das zweite Verhältnis, das für eine Änderung der Menge an Hämoglobin oder eine Änderung der Sauerstoffsättigung empfindlich ist, bedeutet, dass das erste Verhältnis und das zweite Verhältnis sich bezüglich der Änderung der Menge an Hämoglobin oder der Änderung der Sauerstoffsättigung ändern.
Aufgrund der Tatsache, dass der Wert der Luminanzkomponente der Farbbilddaten des mit dem breiten Licht (dem Licht im Wellenlängenbereich R0, das durch das optische Filter 415 geht) beleuchteten biologischen Gewebes T dem Gesamtwert der Lichtabsorptionsgrade in dem vorstehend beschriebenen Wellenlängenbereich R0 entspricht, berechnet die Hämoglobinmengenberechnungseinheit 510a der charakteristischer Betrag-Beschaffungseinheit 510 die Menge an Hämoglobin beruhend auf der Luminanzkomponente der Farbbilddaten in dem Wellenlängenbereich R0. Die Luminanzkomponente kann hier durch Multiplizieren eines vorbestimmten Koeffizienten mit der R-Komponente der Farbbilddaten, Multiplizieren eines vorbestimmten Koeffizienten mit der G-Komponente der Farbbilddaten, Multiplizieren eines vorbestimmten Koeffizienten mit dem Wert der B-Komponente der Farbbilddaten und Zusammenaddieren der Multiplikationsergebnisse berechnet werden.
Die Hämoglobinmengenberechnungseinheit 510a der charakteristischer Betrag-Beschaffungseinheit 510 berechnet insbesondere die Menge an Hämoglobin beruhend auf einem Verhältnis Breit(Yh)/WL(R) oder Breit(Yh)/{WL(R)+WL(G)} (ersten Verhältnis), das durch Teilen der Luminanzkomponente Breit(Yh) der Farbbilddaten (zweiten Farbbilddaten) des biologischen Gewebes T, bei dem das breite Licht (zweite Licht) als Beleuchtungslicht IL verwendet wird, durch eine R-Komponente WL(R) oder eine Gesamtkomponente WL(R)+WL(G) der R-Komponente WL(R) und einer G-Komponente WL(G) der Farbbilddaten (ersten Farbbilddaten) des biologischen Gewebes T, bei dem das weiße Licht WL (erste Licht) als Beleuchtungslicht IL verwendet wird. Das Verhältnis Breit(Yh)/WL(R) oder Breit(Yh)/{WL(R)+WL(G)}, das durch Teilen der Luminanzkomponente Breit(Yh) durch WL(R) oder {WL(R)+WL(G)} erhalten wird, wird bei der Berechnung der Menge an Hämoglobin zum Beseitigen von Änderungen der spektralen Eigenschaft des biologischen Gewebes T gemäß dem Grad verwendet, mit dem das Beleuchtungslicht IL durch die Oberfläche des biologischen Gewebes T gestreut wird. Insbesondere wird das Reflexionsspektrum von biologischem Gewebe T der Innenwand eines Verdauungsorgans oder dergleichen leicht durch die Wellenlängeneigenschaft der Diffusion des Beleuchtungslichts durch das biologische Gewebe T zusätzlich zu der Wellenlängeneigenschaft (insbesondere der Absorptionsspektrumeigenschaft des oxidierten Hämoglobins und des reduzierten Hämoglobins) der Absorption durch die das biologische Gewebe T bildenden Komponenten beeinflusst. Die R-Komponente WL(R) oder die Gesamtkomponente WL(R)+WL(G) der R-Komponente und der G-Komponente der Farbbilddaten (ersten Farbbilddaten) des biologischen Gewebes T, bei dem das weiße Licht WL (erste Licht) als Beleuchtungslicht IL verwendet wird, wird nicht durch die Menge an Hämoglobin und die Sauerstoffsättigung Sat beeinflusst und gibt den Grad der Diffusion des Beleuchtungslichts IL durch das biologische Gewebe T an. Zum Beseitigen des Einflusses der Diffusion des Beleuchtungslichts IL durch das biologische Gewebe T aus dem Reflexionsspektrum des biologischen Gewebes T wird der Wellenlängenbereich des weißen Lichts WL (Referenzlichts) daher vorzugsweise derart eingestellt, dass eine Komponente der Farbbilddaten einen Wellenlängenbereich enthält, der nicht für eine Änderung der Menge an Hämoglobin in dem biologischen Gewebe T empfindlich ist. Zusätzlich wird der Wellenlängenbereich des weißen Lichts WL (Referenzlichts) vorzugsweise derart eingestellt, dass eine Komponente der Farbbilddaten einen Wellenlängenbereich enthält, der für eine Änderung der Sauerstoffsättigung nicht empfindlich ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel wird eine Referenztabelle, die die Korrelation zwischen Informationen des vorstehend beschriebenen ersten Verhältnisses und der Menge an Hämoglobin in dem biologischen Gewebe mit einer bekannten Menge an Hämoglobin angibt, vorab im Speicher 512 gespeichert, und die Hämoglobinmengenberechnungseinheit 510a der charakteristischer Betrag-Beschaffungseinheit 510 verwendet die Referenztabelle zur Berechnung der Menge an Hämoglobin in den durch Abbilden des biologischen Gewebes T erhaltenen Farbbilddaten beruhend auf dem vorstehend beschriebenen ersten Verhältnis.
Bei der Berechnung der Menge an Hämoglobin eines Ausführungsbeispiels wird vorzugsweise als das erste Verhältnis ein Verhältnis Breit(Yh)/WL(R) oder Breit(Yh)/{WL(R)+WL(G)} der Luminanzkomponente Breit(Yh) der Farbbilddaten (zweiten Farbbilddaten) des biologischen Gewebes T, bei dem das breite Licht (zweite Licht) als Beleuchtungslicht IL verwendet wird, und der R-Komponente WL(R) oder der Gesamtkomponenten WL(R)+WL(G) der R-Komponente und der G-Komponente der Farbbilddaten (ersten Farbbilddaten) des biologischen Gewebes T, bei dem das weiße Licht WL (erste Licht) als Beleuchtungslicht IL verwendet wird, verwendet, jedoch wird bevorzugt auch die G-Komponente Breit(G) anstelle der Luminanzkomponente Breit(Yh) der Farbbilddaten (zweiten Farbbilddaten) des biologischen Gewebes T verwendet, bei dem das breite Licht (zweite Licht) als Beleuchtungslicht IL verwendet wird.
Aufgrund der Tatsache, dass der Gesamtwert des Lichtabsorptionsgrads im Wellenlängenbereich R2 zusammen mit einer Erhöhung der Sauerstoffsättigung Sat fällt, und dass der Gesamtwert des Lichtabsorptionsgrads im Wellenlängenbereich R0 sich gemäß der Menge an Hämoglobin ändert, aber ungeachtet Änderungen der Sauerstoffsättigung Sat konstant bleibt, berechnet die Sauerstoffsättigungsberechnungseinheit 510b der charakteristischer Betrag-Beschaffungseinheit 510 ferner, wie vorstehend beschrieben, die Sauerstoffsättigung beruhend auf dem nachstehend bestimmten zweiten Verhältnis. Das heißt, die Sauerstoffsättigungsberechnungseinheit 510b der charakteristischer Betrag-Beschaffungseinheit 510 berechnet als zweites Verhältnis ein Verhältnis Eng(Yh)/Breit(Yh) der Luminanzkomponente Eng(Yh) der Farbbilddaten (dritten Farbbilddaten) des biologischen Gewebes T, das mit dem engen Licht beleuchtet wird, das das Licht in dem Wellenlängenbereich R2 ist, das durch das optische Filter 416 geht, und der Luminanzkomponente Breit(Yh) der Farbbilddaten (zweiten Farbbilddaten) des mit dem breiten Licht (dem Licht in dem Wellenlängenbereich R0, das durch das optische Filter 416 geht) beleuchteten biologischen Gewebes T. Andererseits wird eine Korrelation, die die Beziehung zwischen der Menge an Hämoglobin, dem unteren Grenzwert des zweiten Verhältnisses, bei dem die Sauerstoffsättigung Sat = 0% ist, und dem oberen Grenzwert des zweiten Verhältnisses Eng(Yh)/Breit(Yh) angibt, bei dem die Sauerstoffsättigung Sat = 100% ist, aus einer bekannten Probe erhalten und vorab im Speicher 512 gespeichert. Die Sauerstoffsättigungsberechnungseinheit 510b der charakteristischer Betrag-Beschaffungseinheit 510 erhält den unteren Grenzwert und den oberen Grenzwert des zweiten Verhältnisses unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Korrelation und des Berechnungsergebnisses der Menge an Hämoglobin, das aus den durch Abbilden des biologischen Gewebes T erzeugten Farbbilddaten erhalten wird. Die Sauerstoffsättigungsberechnungseinehti 510b berechnet ferner die Position in dem Bereich zwischen dem oberen Grenzwert und dem unteren Grenzwert, bei dem sich der Wert des zweiten Verhältnisses Eng(Yh)/Breit(Yh) des abgebildeten biologischen Gewebes T befindet, unter Verwendung der Tatsache, dass sich die Sauerstoffsättigung Sat gemäß dem zweiten Verhältnis zwischen dem erhaltenen unteren Grenzwert und dem oberen Grenzwert linear ändert. Auf diese Weise berechnet die Sauerstoffsättigungsberechnungseinheit 510b der charakteristischer Betrag-Beschaffungseinheit 510 die Sauerstoffsättigung Sat.
Eine Referenztabelle, die die Menge an Hämoglobin und die Korrelation zwischen dem Wert des zweiten Verhältnisses und der Sauerstoffsättigung Sat des Hämoglobins angibt, wird gemäß einem Ausführungsbeispiel auch anhand einer bekannten Probe erhalten und vorab im Speicher 512 gespeichert, und die Sauerstoffsättigung Sat des Hämoglobins kann auch beruhend auf dem berechneten zweiten Verhältnis durch Bezugnahme auf die Referenztabelle berechnet werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel wird das zweite Verhältnis als Verhältnis zwischen der Luminanzkomponente Eng(Yh) der Farbbilddaten (dritten Farbbilddaten) des biologischen Gewebes T, das mit dem engen Licht beleuchtet wird, und der Luminanzkomponente Breit(Yh) der Farbbilddaten (zweiten Farbbilddaten) des mit dem breiten Licht beleuchteten biologischen Gewebes T verwendet, es ist aber auch möglich, das Verhältnis zwischen der G-Komponente Eng(G) der Farbbilddaten (dritten Farbbilddaten) des mit dem engen Licht beleuchteten biologischen Gewebes T und der G-Komponente Breit(G) der Farbbilddaten (zweiten Farbbilddaten) des mit dem breiten Licht beleuchteten biologischen Gewebes T zu verwenden.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird zur Berechnung des zweiten Verhältnisses auch das enge Licht in dem Wellenlängenbereich R2 zum Beleuchten des biologischen Gewebes T verwendet, es gibt aber keine Beschränkung auf das enge Licht. Beispielsweise ist es auch möglich, Licht zu verwenden, dessen Wellenlängenbereich der Wellenlängenbereich R1 oder der Wellenlängenbereich R2 ist, mit der Absicht, den Wellenlängenbereich R1 oder den Wellenlängenbereich R2 zu verwenden, in dem sich der Gesamtwert des Lichtabsorptionsgrads hinsichtlich einer Änderung der Sauerstoffsättigung Sat ändert. In diesem Fall wird die Filtereigenschaft des optischen Filters 416 vorzugsweise auf den Wellenlängenbereich R1 oder den Wellenlängenbereich R2 eingestellt.
Zur genauen Berechnung der Sauerstoffsättigung Sat ist es gemäß einem Ausführungsbeispiel also wünschenswert, dass der Wellenlängenbereich des engen Lichts (dritten Lichts) in dem Wellenlängenbereich des breiten Lichts (zweiten Lichts) enthalten ist. Hinsichtlich der Tatsache, dass die Sauerstoffsättigung Sat genau berechnet werden kann, wird der Wellenlängenbereich des breiten Lichts (zweiten Lichts) vorzugsweise auch derart eingestellt, dass eine Komponente der zweiten Farbbilddaten, wie die Luminanzkomponente oder G-Komponente, den Wellenlängenbereich R0 enthält, der für eine Änderung der Menge an Hämoglobin empfindlich ist, aber für eine Änderung der Sauerstoffsättigung nicht empfindlich ist. Hinsichtlich der Tatsache, dass die Sauerstoffsättigung Sat genau berechnet werden kann, wird der Wellenlängenbereich des engen Lichts (dritten Lichts) derart eingestellt, dass eine Komponente der dritten Farbdaten, wie die Luminanzkomponente oder die G-Komponente, den Wellenlängenbereich R2 enthält, der für eine Änderung der Sauerstoffsättigung Sat des biologischen Gewebes T empfindlich ist.
Auch in Anbetracht der Tatsache, dass der Einfluss der spektralen Eigenschaft des diffusen Lichts auf das biologische Gewebe T aufgehoben werden kann, wird der Wellenlängenbereich des weißen Lichts WL (ersten Lichts) vorzugsweise derart eingestellt, dass eine Komponente der ersten Farbbilddaten einen Wellenlängenbereich enthält, der für eine Änderung der Menge an Hämoglobin des biologischen Gewebes T nicht empfindlich ist.
Ferner ist es wünschenswert, dass das vorstehend beschriebene breite Licht (zweite Licht) gefiltertes weißes Licht WL (erstes Licht) ist, das dadurch erhalten wird, dass dem ersten Wellenlängenbereich in der Region von 500 nm bis 600 nm, beispielsweise dem Wellenlängenbereich zwischen dem isosbestischen Punkt E1 und dem isosbestischen Punkt E4, in dem Wellenlängenbereich des weißen Lichts WL (ersten Lichts) das Durchlaufen eines optischen Filters erlaubt wird, und das enge Licht (dritte Licht) gefiltertes Licht des weißen Lichts WL (ersten Lichts) ist, das dadurch erhalten wird, dass einem zweiten Wellenlängenbereich, der enger als der erste Wellenlängenbereich in dem Bereich des ersten Wellenlängenbereichs ist, wie dem Wellenlängenbereich zwischen dem isosbestischen Punkt E2 und dem isosbestischen Punkt E3, das Durchlaufen eines optischen Filters erlaubt wird. Der erste Wellenlängenbereich ist vorzugsweise ein Bereich in dem Bereich von 510 nm bis 590 nm. Der zweite Wellenlängenbereich ist beispielsweise vorzugsweise ein Bereich in dem Bereich von 510 nm bis 590 nm, noch besser ein Bereich in dem Bereich von 530 nm bis 580 nm.
Wenn der Lichtabsorptionsgrad des Hämoglobins zur Berechnung der Hämoglobinmenge und der Sauerstoffsättigung verwendet wird, wird auch bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel das Licht im Wellenlängenbereich nahe 550 nm als Beleuchtungslicht verwendet, jedoch ist dies ein Beispiel. Bei dem Lichtabsorptionsgrad des Hämoglobins ist außerhalb des Wellenlängenbereichs nahe 550 nm eine große Absorptionsspitze bei 420 bis 450 nm vorhanden und enthält isosbestische Punkte. In der Umgebung der isosbestischen Punkte wechseln sich die Signalverläufe der Absorptionsspektren des oxidierten Hämoglobins und des reduzierten Hämoglobins ab. Aus diesem Grund ist es bei einem Ausführungsbeispiel vorzuziehen, dass die Hämoglobinmenge und die Sauerstoffsättigung unter Verwendung von Licht mit verschiedenen Wellenlängen oder Wellenlängenbereichen in dem Wellenlängenbereich von 400 bis 460 nm als Beleuchtungslicht berechnet werden.
5 zeigt eine Darstellung eines Beispiels einer Beziehung zwischen einem ersten Verhältnis und einer Menge an Hämoglobin. Wenn das erste Verhältnis wie vorstehend beschrieben erhalten wird, nimmt die Hämoglobinmengenberechnungseinheit 510a der charakteristischer Betrag-Beschaffungseinheit 510 auf die Referenztabelle Bezug, die die in 5 gezeigte Beziehung zeigt, und erhält die Menge an Hämoglobin beruhend auf dem erhaltenen ersten Verhältnis. 5 gibt an, dass die Hämoglobinmenge H1 beruhend auf dem Wert des ersten Verhältnisses erhalten wird. Die numerischen Werte auf der horizontalen Achse und der vertikalen Achse von 5 sind der Einfachheit halber als Werte 0 bis 1024 bezeichnet.
6 zeigt eine Darstellung eines Beispiels einer Beziehung zwischen dem oberen Grenzwert und dem unteren Grenzwert des zweiten Verhältnisses und der Menge an Hämoglobin. Die numerischen Werte auf der horizontalen Achse und der vertikalen Achse von 6 sind der Einfachheit halber als Werte 0 bis 1024 bezeichnet.
Wenn das zweite Verhältnis wie vorstehend beschrieben erhalten wird, verwendet die Sauerstoffsättigungsmengenberechnungseinheit 510b der charakteristischer Betrag-Beschaffungseinheit 510 die in 6 gezeigte Korrelation zum Erhalten des oberen Grenzwerts und des unteren Grenzwerts des zweiten Verhältnisses in der erhaltenen Menge an Hämoglobin beruhend auf dem zweiten Verhältnis und der Menge an Hämoglobin, die durch die Hämoglobinmengenberechnungseinheit 510a erhalten wird. Der obere Grenzwert gibt an, dass die Sauerstoffsättigung Sat = 100% ist, und der untere Grenzwert gibt an, dass die Sauerstoffsättigung Sat = 0% ist. Durch Bestimmen der Position zwischen dem oberen Grenzwert und dem unteren Grenzwert, an der sich das erhaltene zweite Verhältnis befindet, erhält die Sauerstoffsättigungsmengenberechnungseinheit 510b den Wert der Sauerstoffsättigung Sat. In 6 beträgt der Wert des zweiten Verhältnisses Y. In 6 werden der obere Grenzwert Max (100%) und der untere Grenzwert Min (0%) erhalten, wenn der Wert des Hämoglobins H1 ist. Der Wert der Sauerstoffsättigung Sat wird beruhend auf dem oberen Grenzwert Max (100%), dem unteren Grenzwert Min (0%) und dem Wert Y des zweiten Verhältnisses erhalten.
Die auf diese Weise erhaltene Sauerstoffsättigung Sat wird für jedes Bildelement des Bildes des biologischen Gewebes T erhalten, und daher kann die Verteilung der Sauerstoffsättigung Sat auf dem Bild des biologischen Gewebes T als Sauerstoffsättigungsverteilungsbild gezeigt werden. Das Sauerstoffsättigungsverteilungsbild wird durch eine Gradation angegeben, bei der die Farbe der Bildelemente entsprechend der Werte der Sauerstoffsättigung Sat der Bildelemente verändert wird (beispielsweise von rot nach blau verändert wird). Das Sauerstoffsättigungsverteilungsbild enthält beispielsweise ein Verteilungsbild, bei dem lediglich die Bildelemente, die sich in dem Bereich der vorstehend beschriebenen Sauerstoffsättigungen befinden, durch die Gradation in einer Region eines Abschnitts des Bildes des biologischen Gewebes T angegeben sind.
Berechnung der Sicherheit der Sauerstoffsättigung
Wie vorstehend beschrieben wird in dem Endoskopsystem 1 die Sauerstoffsättigung Sat des Hämoglobins unter Verwendung des ersten Verhältnisses und des zweiten Verhältnisses berechnet, die beruhend auf einer Komponente der Farbbilddaten entsprechend den Lichtarten erhalten werden, die erzeugt werden, indem das biologische Gewebe T mit dem Licht beleuchtet und abgebildet wird, und wenn der Wert der Sauerstoffsättigung Sat kein anormaler Wert ist, ist der Wert der Komponente der Farbbilddaten, die bei der Berechnung des ersten Verhältnisses und des zweiten Verhältnisses verwendet werden, daher in manchen Fällen sehr groß und in manchen Fällen sehr klein. Wenn der Wert der Komponente der Farbbilddaten beispielsweise sehr groß ist, besteht die Möglichkeit, dass der Wert die Ausgabe einer Region ist, in der die Ausgangskennlinie für die empfangene Lichtmenge des Bildsensors 141 nahe einer nichtlinearen Kennlinie ist. Auch wenn der Wert der Farbbilddaten sehr klein ist, wird das SN-Verhältnis (Signal-zu-Rausch-Verhältnis) kleiner, und wenn der berechnete Wert der Sauerstoffsättigung Sat kein anormaler Wert ist, besteht daher eine Möglichkeit, dass sich der Wert aus der ursprünglichen Sauerstoffsättigung verschiebt. Bei dem Ausführungsbeispiel ist die Wahrscheinlichkeit einer Verschiebung aus der ursprünglichen Sauerstoffsättigung als Sicherheit angegeben. Das heißt, es ist angegeben, dass, je höher die Sicherheit ist, desto geringer die Wahrscheinlichkeit einer Verschiebung aus der ursprünglichen Sauerstoffsättigung ist, und desto höher der Grad ist, mit dem dem Wert der Sauerstoffsättigung vertraut werden kann.
Die Bildverarbeitungseinheit 500 enthält eine Sicherheitsberechnungseinheit 511 zur Berechnung der vorstehend beschriebenen Sicherheit. Wenn die Sicherheitsberechnungseinheit 511 mit der charakteristischer Betrag-Berechnungseinheit 510 verbunden ist und die Sauerstoffsättigung Sat berechnet, berechnet die Sicherheitsberechnungseinheit 511 eine Sicherheitskomponente, die in der Sicherheit der Sauerstoffsättigung Sat enthalten ist, für jedes Bildelement unter Verwendung der Stücke von Farbbilddaten, die zur Berechnung des ersten Verhältnisses und des zweiten Verhältnisses verwendet werden, und berechnet ferner die Sicherheit der Sauerstoffsättigung Sat beruhend auf der Sicherheitskomponente. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Sicherheit ein durch Multiplizieren der Sicherheitskomponenten erhaltenes Produkt. Die Sicherheitsberechnungseinheit 511 sendet die berechnete Sicherheit zu der Bildanzeigesteuereinheit 514. Bei einem Ausführungsbeispiel werden die Sicherheit und die Sicherheitskomponente durch Werte in einem Bereich von 0 bis 1 angegeben, und je größer der Wert ist, desto höher ist die Sicherheit.
Die Sicherheitsberechnungseinheit 511 kann durch ein Softwaremodul gebildet sein, das eine nachstehend beschriebene Funktion durch Starten und Ausführen eines Programms auf dem Computer zusammen mit der charakteristischer Betrag-Beschaffungseinheit 510 und der Bildanzeigesteuereinheit 514 ausführt, oder kann durch Hardware gebildet sein.
Die 7 und 8 zeigen Darstellungen zur Veranschaulichung von Beispielen von Sicherheitskomponenten, die die durch die Sicherheitsberechnungseinheit 511 eines Ausführungsbeispiels bestimmte Sicherheit bilden. Insbesondere bestimmt die Sicherheitskomponenteneinheit 511 die Sicherheitskomponente in einem Zustand, in dem ein erster Wert einer Komponente a von Farbbilddaten A als unterer Grenzschwellenwert eingestellt ist, bei dem die Sicherheitskomponente unter die Sicherheitskomponente bei einem Wert größer oder gleich dem ersten Wert fällt (in 7 von einem konstanten Wert abnimmt), wenn der Wert der Komponente a der Farbbilddaten kleiner als der erste Wert ist.
Die Sicherheitsberechnungseinheit 511 bestimmt ferner die Sicherheitskomponente in einem Zustand, in dem ein zweiter Wert einer Komponente b von Farbbilddaten B, der größer als der erste Wert ist, als oberer Grenzschwellenwert eingestellt ist, bei dem die Sicherheitskomponente unter die Sicherheitskomponente bei einem Wert kleiner oder gleich dem zweiten Wert fällt (in 8 unter einen sicheren Wert fällt), wenn der Wert der Komponente b der Farbbilddaten größer als der zweite Wert ist. Zu diesem Zeitpunkt sind der untere Grenzschwellenwert der Sicherheitskomponente und der obere Grenzschwellenwert der Sicherheitskomponente Werte von Komponenten in den Farbbilddaten, die zwei verschiedenen Lichtarten entsprechen. Es wird angemerkt, dass die Komponenten der Farbbilddaten Werte enthalten, die in demselben numerischen Wertebereich verteilt sind, und beispielsweise sind ganzzahlige Werte für die Komponenten in Bereichen wie 0 bis 255, 0 bis 1023 oder 0 bis 4095 eingestellt.
Wenn in dem in 7 gezeigten Beispiel der Wert der Komponente a der Farbbilddaten A größer als der untere Grenzschwellenwert ist, ist die Sicherheitskomponente derselbe Wert wie der der Sicherheitskomponente an dem unteren Grenzwert, und wenn in dem in 8 gezeigten Beispiel der Wert der Komponente b der Farbbilddaten B kleiner als der obere Grenzschwellenwert ist, ist die Sicherheitskomponente auf denselben Wert wie den der Sicherheitskomponente an dem oberen Grenzschwellenwert eingestellt. Allerdings ist es auch möglich, in einen Zustand einzutreten, in dem, wenn der Wert der Komponente der Farbbilddaten A größer als der untere Grenzschwellenwert ist, die Sicherheitskomponente einen größeren Wert als die Sicherheitskomponente an dem unteren Grenzschwellenwert hat, und wenn der Wert der Komponente der Farbbilddaten B kleiner als der obere Grenzschwellenwert ist, die Sicherheitskomponente derart eingestellt wird, dass sie einen größeren Wert als die Sicherheitskomponente an dem oberen Grenzschwellenwert hat. Das heißt, der obere Grenzschwellenwert der Sicherheitskomponente wird nicht beruhend auf den Farbbilddaten A eingestellt, und der untere Grenzschwellenwert der Sicherheitskomponente wird nicht beruhend auf den Farbbilddaten B eingestellt.
Wenn der Wert der Komponente a der Farbbilddaten A kleiner als der untere Grenzschwellenwert der Komponente der Farbbilddaten A aufgrund des bestimmten Schwellenwerts ist (unter der Bedingung, dass sich der Wert der anderen Farbbilddaten nicht ändert), wird die Sicherheit der Sauerstoffsättigung Sat bei dem Ausführungsbeispiel daher geringer als die Sicherheit der Sauerstoffsättigung Sat an einem Wert, der größer oder gleich dem unteren Grenzschwellenwert ist, und wenn der Wert der Komponente b der Farbbilddaten B größer als der obere Grenzschwellenwert der Komponente b der Farbbilddaten B ist (unter der Bedingung, dass sich der Wert der anderen Farbbilddaten nicht ändert), kann die Sicherheit der Sauerstoffsättigung Sat derart eingestellt werden, dass sie nicht unter die Sicherheit der Sauerstoffsättigung Sat an einem Wert kleiner oder gleich dem oberen Grenzschwellenwert fällt.
Wie vorstehend beschrieben enthalten die zur Berechnung der Sauerstoffsättigung Sat verwendeten Farbbilddaten die ersten Farbbilddaten des biologischen Gewebes T, das mit dem weißen Licht WL beleuchtet wird, die zweiten Farbbilddaten des biologischen Gewebes T, das mit dem breiten Licht beleuchtet wird, und die dritten Farbbilddaten des biologischen Gewebes T, das mit dem engen Licht beleuchtet wird.
Die Sicherheitsberechnungseinheit 511 verwendet vorzugsweise den Wert einer Komponente der dritten Farbbilddaten, beispielsweise den Wert der Luminanzkomponente, als unteren Grenzschwellenwert der Sicherheitskomponente. Die Sicherheitsberechnungseinheit 511 verwendet vorzugsweise den Wert der Komponente der ersten Farbbilddaten oder den Wert der Komponente der zweiten Farbbilddaten, beispielsweise den Wert der Luminanzkomponente, als oberen Schwellenwert der Sicherheitskomponente. Das heißt, vorzugsweise werden die dritten Farbbilddaten als die Farbbilddaten A verwendet, und werden die ersten Farbbilddaten oder die zweiten Farbbilddaten als die Farbbilddaten B verwendet.
Die dritten Farbbilddaten sind Daten, die durch Beleuchten des biologischen Gewebes T mit engem Licht erhalten werden, das enge Licht ist gefiltertes Licht, das durch Durchlaufen des von der Lichtquellenlampe 430 abgestrahlten Lichts durch das optische Filter 416 erzeugt wird, und da der Wellenlängenbereich des engen Lichts enger als der des weißen Lichts WL oder des breiten Lichts ist, tendiert die Lichtintensität des engen Lichts dazu, niedriger als die Lichtintensität des weißen Lichts WL und des breiten Lichts zu sein. Aus diesem Grund ist der Wert der Komponente der dritten Farbbilddaten kleiner als der Wert der Komponente der ersten Farbbilddaten und der Wert der Komponente der zweiten Farbbilddaten. Aus diesem Grund stellt die Sicherheitsberechnungseinheit 511 hinsichtlich der dritten Farbbilddaten, die dazu tendieren, einen kleinen Wert zu haben, die unter Verwendung eines kleinen Werts außerhalb des erlaubten Bereichs berechnete Sicherheit unter Berücksichtigung des SN-Verhältnisses und dergleichen gering ein. Andererseits tendiert der Wert der Komponente der ersten Farbbilddaten oder der zweiten Farbbilddaten dazu, einen weiten Transmissionswellenlängenbereich von Licht in dem optischen Filter zu haben, und tendiert dazu, größer als der Wert der Komponente der dritten Farbbilddaten zu sein. Aus diesem Grund stellt die Sicherheitsberechnungseinheit 511 hinsichtlich der ersten Farbbilddaten oder der zweiten Farbbilddaten, die dazu tendieren, einen großen Wert zu haben, die unter Verwendung eines großen Werts außerhalb des erlaubten Bereichs berechnete Sicherheit der Sauerstoffsättigung Sat unter Berücksichtigung der Ausgabeeigenschaft, oder dergleichen, des Bildsensors 141 niedrig ein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Farbbilddaten A zum Einstellen des unteren Grenzschwellenwerts wie in 7 gezeigt somit vorzugsweise Farbbilddaten, die unter Verwendung von Licht erhalten werden, das die schwächste Lichtintensität unter der Vielzahl von Lichtarten hat, die als Beleuchtungslicht zu verwenden sind. Gemäß einem Ausführungsbeispiel enthalten die Farbbilddaten B zum Einstellen des oberen Grenzschwellenwerts auf den Wert der Komponente der Farbbilddaten wie in 8 gezeigt vorzugsweise die Farbbilddaten, die unter Verwendung des Lichts mit der stärksten Lichtintensität unter der Vielzahl von Lichtarten erhalten werden, die als Beleuchtungslicht zu verwenden sind.
Demnach wird der untere Grenzschwellenwert der Sicherheitskomponente unter Verwendung der dritten Farbbilddaten eingestellt, jedoch nicht der obere Grenzschwellenwert, und der obere Grenzschwellenwert der Sicherheitskomponente wird unter Verwendung der ersten Farbbilddaten und der zweiten Farbbilddaten eingestellt, jedoch nicht der untere Grenzschwellenwert.
Die Sicherheitsberechnungseinheit 511 kann den oberen Grenzschwellenwert der Sicherheitskomponente auch bezüglich der ersten Farbbilddaten und der zweiten Farbbilddaten einstellen, und kann den oberen Grenzschwellenwert der Sicherheitskomponente auch bezüglich der ersten Farbbilddaten oder der zweiten Farbbilddaten einstellen. Wenn der obere Grenzschwellenwert der Sicherheitskomponente bezüglich der ersten Farbbilddaten und der zweiten Farbbilddaten eingestellt wird, können die oberen Grenzschwellenwerte gleich sein, sind aber vorzugsweise verschieden.
Diese auf dieser Art von Farbbilddaten beruhende Sicherheitskomponente wird für jede Komponente von zumindest zwei Stücken von Farbbilddaten und für jedes Bildelement erhalten, und daher multipliziert die Sicherheitsberechnungseinheit 511 die Werte der Sicherheitskomponenten der entsprechenden Bildelemente der zumindest zwei Stücke von Farbbilddaten zum Konsolidieren als Sicherheit einer Sauerstoffsättigung Sat. Die Sicherheitsberechnungseinheit 511 verwendet den Wert jedes Bildelements, der durch Multiplikation erhalten wird, als den Wert der Sicherheit der Sauerstoffsättigung Sat.
Die Sicherheitsberechnungseinheit 511 sendet den berechneten Wert der Sicherheit jedes Bildelements zu der Bildanzeigesteuereinheit 514.
9 zeigt eine Darstellung eines Beispiels, bei dem ein oberer Grenzschwellenwert und ein unterer Grenzschwellenwert der Sicherheitskomponente bezüglich eines Stücks von Farbbilddaten eingestellt werden. Wenn der untere Grenzschwellenwert und der obere Grenzschwellenwert der Sicherheitskomponente wie in 9 gezeigt bezüglich der Farbbilddaten eingestellt sind, wird die Sicherheit der Sauerstoffsättigung Sat, die unter Verwendung eines großen Werts der Farbbilddaten, für die ursprünglich eine Einstellung des oberen Grenzschwellenwerts nicht erforderlich war, und eines kleinen Werts der Farbbilddaten berechnet wird, für die ursprünglich eine Einstellung des unteren Grenzschwellenwerts nicht erforderlich war, auf gering eingestellt, und es besteht daher die Möglichkeit, dass der Zustand des biologischen Gewebes T beruhend auf dem Sauerstoffsättigungsverteilungsbild nicht korrekt bestimmt werden kann.
Im Fall der Einstellung des oberen Grenzschwellenwerts und des unteren Grenzschwellenwerts bezüglich der Komponente der Farbbilddaten, die zur Berechnung der Sauerstoffsättigung Sat zu verwenden sind, werden der obere Grenzschwellenwert und der untere Grenzschwellenwert bei diesem Ausführungsbeispiel somit bezüglich Komponenten verschiedener Stücke von Farbbilddaten eingestellt, und daher kann die Sicherheit der Sauerstoffsättigung Sat effizient unter Verwendung eines großen Werts der Farbbilddaten, für die der obere Grenzwert der Sicherheitskomponente nicht eingestellt werden muss, und eines kleinen Werts der Farbbilddaten berechnet werden, für die der untere Grenzwert der Sicherheitskomponente nicht eingestellt werden muss.
Wenn der Wert der Komponente a der Farbbilddaten A in dem in den 7 und 8 gezeigten Beispielen kleiner als der untere Grenzschwellenwert der Sicherheitskomponente ist, die in der Sicherheit enthalten ist, wird die auf den Farbbilddaten A beruhende Sicherheitskomponente derart eingestellt, dass sie sich schrittweise schnell von 1, was den sicheren Wert darstellt, auf 0 ändert, und wenn der Wert der Komponente b der Farbbilddaten B größer als der obere Grenzschwellenwert ist, wird die auf den Farbbilddaten B beruhende Sicherheitskomponente derart eingestellt, dass sie sich schrittweise schnell von 1, was den sicheren Wert darstellt, auf 0 ändert. Allerdings wird auch bevorzugt, dass die Sicherheit der Sauerstoffsättigung Sat graduell verringert wird, wenn sich die Sicherheit vom Schwellenwert wegbewegt, weil die Sicherheitskomponente zum graduellen Verringern eingestellt ist, wenn sich die Werte der Komponenten a und b der Farbbilddaten A und B von dem oberen Grenzschwellenwert und dem unteren Grenzschwellenwert der Sicherheitskomponenten a und b der Farbbilddaten A und B wegbewegen.
Die Bildanzeigesteuereinheit 514 steuert den Anzeigemodus des Sauerstoffsättigungsverteilungsbildes gemäß der Sicherheit jedes Bildelements, die von der Sicherheitsberechnungseinheit 511 gesendet wird. Vorzugsweise ändert die Bildanzeigesteuereinheit 514 hinsichtlich der Bildelemente, für die der Wert der Sicherheit kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, die Helligkeit, Sättigung oder den Farbton der Bildelemente, oder ändert die Durchlässigkeit der Bildelemente gemäß den Werten der Sicherheit. Da es möglich ist, den Grad der Sicherheit unter Verwendung der Helligkeit, der Intensität, des Farbtons oder der Durchlässigkeit herauszufinden, kann der Bediener in diesem Fall ein sehr genaues Bildelementsättigungsverteilungsbild mit sichtbarer Unterscheidung zwischen Abschnitten geringer Sicherheit und Abschnitten hoher Sicherheit betrachten.
Vorzugsweise zeigt die Bildanzeigesteuereinheit 514 ein Bild einer Verteilung der Sauerstoffsättigung Sat einer Region, die sich in einem voreingestellten Bereich von Sauerstoffsättigungen befindet, überlagert über ein Bild des biologischen Gewebes T an, und vorzugsweise wird die Durchlässigkeit der Bildelemente entsprechend dem Wert der Sicherheit für die Bildelemente mit Werten der Sicherheit angepasst, die kleiner als ein vorbestimmter Wert sind. Beispielsweise wird vorzugsweise die Durchlässigkeit der Bildelemente erhöht und das Bild des biologischen Gewebes T durchlässiger gemacht, je kleiner der Wert der Sicherheit ist.
Die Bildanzeigesteuereinheit 514 korrigiert vorzugsweise die Sicherheit auch derart, dass, wenn das erste Verhältnis, das zum Erhalten der Menge an Hämoglobin verwendet wird, außerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, beispielsweise außerhalb eines Bereichs, der tatsächlich nicht möglich ist, die Sicherheit der Sauerstoffsättigung Sat sinkt. Bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wird Breit(Yh)/WL(R) oder Breit(Yh)/{WL(R)+WL(G)} als erstes Verhältnis verwendet, und wenn das erste Verhältnis außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, besteht daher die Möglichkeit, dass das erste Verhältnis selbst kein normaler Wert ist. In diesem Fall erzeugt die Bildanzeigesteuereinheit 514 vorzugsweise die Sicherheitskomponente beruhend auf dem ersten Verhältnis und stellt die Sicherheitskomponente auf 0 ein, wenn das erste Verhältnis den vorbestimmten Bereich überschreitet, oder bestimmt die Sicherheitskomponente derart, dass sie sich graduell verringert, wenn der Grad, mit dem sie außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, ansteigt. Die Sicherheit der Sauerstoffsättigung Sat, die beruhend auf dem Wert des ersten Verhältnisses berechnet wird, das möglicherweise kein normaler Wert ist, kann demnach kleiner gemacht werden. Die auf dieser Art erstem Verhältnis beruhende Sicherheitskomponente wird vorzugsweise ferner mit dem Produkt der Sicherheitskomponenten multipliziert, die beruhend auf den Farbbilddaten bestimmt werden, um sie in einem korrigierten Wert der Sicherheit zu konsolidieren. Die Sicherheit der Sauerstoffsättigung Sat kann demnach derart gebildet werden, dass sich die Sicherheit der Sauerstoffsättigung Sat verringert, wenn das erste Verhältnis außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt.
Die Bildanzeigesteuereinheit 514 steuert die Sicherheit vorzugsweise derart, dass sich die Sicherheit verringert, wenn das zweite Verhältnis außerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt. Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird Eng(Yh)/Breit(Yh) als das zweite Verhältnis verwendet, und wenn das zweite Verhältnis den vorbestimmten Bereich überschreitet, besteht daher die Möglichkeit, dass das zweite Verhältnis selbst kein normaler Wert ist. In diesem Fall erzeugt die Bildanzeigesteuereinheit 514 vorzugsweise die Sicherheitskomponente beruhend auf dem zweiten Verhältnis und stellt die Sicherheitskomponente zu 0 ein, wenn das zweite Verhältnis den vorbestimmten Bereich überschreitet, oder bestimmt die Sicherheitskomponente derart, dass sie sich graduell verringert, wenn der Grad, mit dem es außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, ansteigt. Die Sicherheit der Sauerstoffsättigung Sat, die beruhend auf dem Wert des zweiten Verhältnisses berechnet wird, das möglicherweise kein normaler Wert ist, kann demnach kleiner gemacht werden. Die auf dieser Art von zweitem Verhältnis beruhende Sicherheitskomponente wird vorzugsweise mit dem Produkt der Sicherheitskomponenten multipliziert, die beruhend auf den Farbbilddaten bestimmt werden, um sie in einem korrigierten Wert der Sicherheit zu konsolidieren. Die Sicherheit der Sauerstoffsättigung Sat kann demnach derart gebildet werden, dass die Sicherheit der Sauerstoffsättigung Sat abnimmt, wenn das zweite Verhältnis außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt.
Auch führt die Bildanzeigesteuereinheit 514 vorzugsweise eine derartige Steuerung durch, dass das Bild der Verteilung der Sauerstoffsättigung Sat, beispielsweise das Bild der Verteilung der Sauerstoffsättigung Sat in dem eingestellten Bereich der Sauerstoffsättigung angezeigt und auf dem Bild des biologischen Gewebes T überlagert wird, und führt eine derartige Steuerung durch, dass, wenn der Wert des zweiten Verhältnisses außerhalb des erlaubten Bereichs wie in 10 gezeigt liegt, die Durchlässigkeit der Bildelemente für die nicht normalen Bildelemente angepasst wird, die außerhalb des erlaubten Bereichs des zweiten Verhältnisses liegen, das gemäß der Menge an Hämoglobin bestimmt wird. Demnach kann die Anzeige der Sauerstoffsättigung Sat, die beruhend auf dem Wert des zweiten Verhältnisses berechnet wird, das möglicherweise keinen normalen Wert hat, unterdrückt werden. In diesem Fall wird auch eine Kombination der Anzeige mit der Steuerung des Anzeigemodus zur Änderung der Helligkeit, Sättigung oder des Farbtons entsprechend der Sicherheitskomponente beruhend auf dem vorstehend beschriebenen zweiten Verhältnis kombiniert.
10 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung eines Beispiels eines Verfahrens zur Anzeige eines Sauerstoffsättigungsverteilungsbildes bei einem Ausführungsbeispiel. 10 zeigt ein Beispiel einer Verwendung transparenter Bildelemente mit 100% Durchlässigkeit (bei der das Bild der darunterliegenden Schicht vollständig transparent aussieht) für Bildelemente, die sich in der Region befinden, in der der Wert des zweiten Verhältnisses den erlaubten Bereich überschreitet, der in der Zeichnung zwischen gekrümmten Linien liegt. GD ist eine Region in der erlaubten Region zwischen den zwei gekrümmten Linien und gibt die Gradationsbildelementregion an, in der der Farbton gemäß dem Wert der Sauerstoffsättigung Sat geändert wird. TP1 und TP2 sind Regionen außerhalb der erlaubten Region und geben transparente Bildelementregionen an, in denen die Bildelemente transparente Bildelemente mit 100% Durchlässigkeit sind.
Die Art der Farbbilddaten, die bei dem oberen Grenzschwellenwert und dem unteren Grenzschwellenwert der vorstehend beschriebenen Sicherheitskomponente zu verwenden sind, sind auch nicht besonders eingeschränkt, jedoch ist es in Anbetracht der Tatsache, dass die geeignete Sicherheit der Sauerstoffsättigung Sat erhalten werden kann, zu bevorzugen, dass der obere Grenzschwellenwert der Sicherheitskomponente der Wert der Luminanzkomponente der ersten Farbbilddaten oder der zweiten Farbbilddaten ist, und dass der untere Grenzschwellenwert der Sicherheitskomponente der Wert der Luminanzkomponente der dritten Farbbilddaten ist.
Vorstehend wurde beschrieben, dass die Sicherheit der Sauerstoffsättigung Sat berechnet wird, wenn die Menge an Hämoglobin und die Sauerstoffsättigung Sat erhalten werden, jedoch werden bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel zu diesem Zeitpunkt drei Lichtarten mit verschiedenen Wellenlängenbereichen als Beleuchtungslicht verwendet, um die Menge an Hämoglobin und die Sauerstoffsättigung Sat zu erhalten. Allerdings ist es auch möglich, die Menge an Hämoglobin und die Sauerstoffsättigung Sat unter Verwendung der Komponenten eines Stücks von Farbbilddaten zu erhalten, die unter Verwendung einer Lichtart anstelle von drei Lichtarten als Beleuchtungslicht erhalten werden. In diesem Fall wird eine Lichtart als Beleuchtungslicht verwendet, und da die Konfiguration der Lichtquellenvorrichtung 400 daher vereinfacht ist und kein Erfordernis zur Erzeugung der Vielzahl von Stücken von Farbbilddaten besteht, ist die Konfiguration der Abschnitte der Verarbeitungseinrichtung 200 vereinfacht.
In diesem Fall wird beispielsweise bevorzugt, dass die Lichtkomponente (blaue Lichtkomponente) des Wellenlängenbereichs von 450 bis 500 nm, die Lichtkomponente (grüne Lichtkomponente) des Wellenlängenbereichs von 525 bis 582 nm und die Lichtkomponente (rote Lichtkomponente) des Wellenlängenbereichs von 620 bis 670 nm in der einen Lichtart enthalten sind. Die drei entsprechenden Komponenten der Farbbilddaten, die den vorstehend beschriebenen Lichtkomponenten entsprechen, können aufgrund dessen erhalten werden, weil die mit dieser Lichtart erhaltenen Farbbilddaten durch die in 1 gezeigte Vorbildverarbeitungseinheit 504 einer Matrixoperation unterzogen werden. In diesem Fall kann das erste Verhältnis, das ein Index zum Erhalten der Menge an Hämoglobin ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel das Verhältnis der entsprechenden Komponente, die der grünen Lichtkomponente entspricht, hinsichtlich der zusammengesetzten entsprechenden Komponente sein, die aus den drei entsprechenden Komponenten (beispielsweise einer entsprechenden Komponente mit einem Wert, der durch Auffinden eines gewichteten Mittels der Werte der drei entsprechenden Komponenten erhalten wird) erhalten wird, und ferner kann das zweite Verhältnis, das ein Index zum Erhalten der Sauerstoffsättigung Sat ist, das Verhältnis der entsprechenden Komponente, die der blauen Lichtkomponente entspricht, hinsichtlich der entsprechenden Komponente sein, die der grünen Lichtkomponente entspricht. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Sicherheitskomponente erhalten und die Sicherheit der Sauerstoffsättigung Sat beruhend auf den Werten der Zähler und Nenner berechnet werden, die das erste Verhältnis und das zweite Verhältnis bilden. Das heißt, die Lichtquellenvorrichtung 400 ist zum Emittieren eines ersten Lichts mit zumindest zwei Lichtkomponenten mit verschiedenen Wellenlängenbereichen eingerichtet. Die Vorbildverarbeitungseinheit 504 (entsprechende Komponente-Extraktionseinheit) der Verarbeitungseinrichtung 200 extrahiert die entsprechende Komponente der ersten Farbbilddaten, die jedem Wellenlängenbereich der Lichtkomponenten entsprechen, aus den auf diese Weise durch das elektronische Endoskop 100 erzeugten ersten Farbbilddaten. Die charakteristischer Betrag-Beschaffungseinheit 510 beschafft die Sauerstoffsättigung Sat des Hämoglobins als charakteristischen Betrag des biologischen Gewebes unter Verwendung zumindest der Komponente a und der Komponente b der extrahierten entsprechenden Komponenten. Das erste Licht, das als Beleuchtungslicht zum Erhalten der Hämoglobinmenge und der Sauerstoffsättigung Sat zu verwenden ist, enthält beispielsweise drei Lichtkomponenten, die Hämoglobinmengenberechnungseinheit 510a der charakteristischer Betrag-Beschaffungseinheit 510 berechnet die Menge an Hämoglobin beruhend auf dem ersten Verhältnis, das unter Verwendung der entsprechenden Komponenten der Farbbilddaten erhalten wird, die den Wellenlängenbereichen der drei Lichtkomponenten entsprechen, und die Sauerstoffsättigungsberechnungseinheit 510b berechnet die Sauerstoffsättigung Sat des Hämoglobins beruhend auf der Menge an Hämoglobin und dem zweiten Verhältnis, das unter Verwendung der entsprechenden Komponenten erhalten wird.
Zu diesem Zeitpunkt berechnet die Sicherheitsberechnungseinheit 511 die Sicherheit in einem Zustand, in dem der erste Wert der Komponente a der entsprechenden Komponenten als der untere Sicherheitsgrenzschwellenwert eingestellt ist, und der zweite Wert der Komponente b als der obere Sicherheitsgrenzschwellenwert eingestellt ist. Zu diesem Zeitpunkt sind die Komponente a und die Komponente b zwei entsprechende Komponenten, die voneinander verschieden sind. In diesem Fall werden vorzugsweise die entsprechende Komponente, die der Zähler des ersten Verhältnisses sein soll, als die Komponente a zur Einstellung des unteren Sicherheitsgrenzschwellenwerts verwendet, und die entsprechende Komponente, die der Nenner des ersten Verhältnisses sein soll, als die Komponente b zur Einstellung des oberen Sicherheitsgrenzschwellenwerts verwendet.
Auch in diesem Fall ist die Sicherheitsberechnungseinheit 511 zur Berechnung der Sicherheit für jedes Bildelement beruhend auf der Sicherheitskomponente eingerichtet, die jeweils für die Komponente a und die Komponente b erhalten wird. Wenn der Wert der Komponente a größer als der untere Sicherheitsgrenzschwellenwert ist, enthält die aus der Komponente a erhaltene Sicherheitskomponente zu diesem Zeitpunkt vorzugsweise einen Wert, der größer oder gleich der Sicherheitskomponente des unteren Sicherheitsgrenzschwellenwerts ist, und wenn der Wert der Komponente b kleiner als der obere Sicherheitsgrenzschwellenwert ist, enthält der aus der Komponente b erhaltene obere Sicherheitsgrenzschwellenwert vorzugsweise einen Wert, der größer oder gleich der Sicherheitskomponente des oberen Schwellenwertgrenzschwellenwerts ist. Auf diese Weise werden der obere Sicherheitsgrenzschwellenwert und der untere Sicherheitsgrenzschwellenwert für verschiedene entsprechende Komponenten der Farbbilddaten eingestellt, und die Sicherheit der Sauerstoffsättigung Sat kann daher unter Verwendung eines großen Werts der Farbbilddaten, für die der obere Grenzschwellenwert der Sicherheitskomponente nicht eingestellt werden muss, und eines kleinen Werts der Farbbilddaten effizient berechnet werden, für die der untere Grenzschwellenwert der Sicherheitskomponente nicht eingestellt werden muss.
Wenn das erste Licht mit drei Lichtkomponenten mit verschiedenen Wellenlängenbereichen als Beleuchtungslicht zum Erhalten der Menge des Hämoglobins und der Sauerstoffsättigung Sat verwendet wird, emittiert die Lichtquellenvorrichtung 400 gemäß einem Ausführungsbeispiel vorzugsweise das erste Licht und auch das zweite Licht, das einen vom ersten Licht verschiedenen Wellenlängenbereich hat. In diesem Fall berechnet die Hämoglobinmengenberechnungseinheit 510a vorzugsweise auch die Menge an Hämoglobin beruhend auf dem ersten Verhältnis der Komponenten a und b, die den Wellenlängenbereichen der Lichtkomponenten entsprechen, und die aus den ersten Farbbilddaten extrahiert werden, die erzeugt werden, wenn das erste Licht als Beleuchtungslicht verwendet wird, und die Sauerstoffsättigungsberechnungseinheit 510b erzeugt das zweite Verhältnis beruhend auf der Komponente a oder der Komponente b und einer Komponente der zweiten Farbbilddaten, die erzeugt werden, wenn das zweite Licht als Beleuchtungslicht verwendet wird, und berechnet die Sauerstoffsättigung Sat des Hämoglobins beruhend auf dem zweiten Verhältnis und der Menge an Hämoglobin, die durch die Hämoglobinmengenberechnungseinheit 510a berechnet wird.
Im ersten Licht sind beispielsweise eine Lichtkomponente (blaue Lichtkomponente) im Wellenlängenbereich von 450 bis 500 nm, eine Lichtkomponente (grüne Lichtkomponente) im Wellenlängenbereich von 525 bis 582 nm und eine Lichtkomponente (rote Lichtkomponente) im Wellenlängenbereich von 620 bis 670 nm enthalten. Der Wellenlängenbereich des zweiten Lichts beträgt 545 bis 570 nm.
In diesem Fall kann das erste Verhältnis, das ein Index zum Erhalten der Menge an Hämoglobin ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel das Verhältnis der entsprechenden Komponente, die der grünen Lichtkomponente der entsprechenden Komponente entspricht, hinsichtlich der Summe der entsprechenden Komponente, die der grünen Lichtkomponente entspricht, und der entsprechenden Komponente, die der roten Lichtkomponente entspricht, d.h. der zusammengesetzten entsprechenden Komponente sein, und das zweite Verhältnis, das ein Index zum Erhalten der Sauerstoffsättigung Sat ist, kann das Verhältnis der dem Wellenlängenbereich von 545 bis 570 nm in den zweiten Farbbilddaten entsprechenden Komponente hinsichtlich der entsprechenden Komponente sein, die der grünen Lichtkomponente der zweiten Farbbilddaten entspricht.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist zur Durchführung einer sehr genauen Diagnose unter Verwendung des Endoskopsystems 1 erforderlich, dass das die Verteilung der Sauerstoffsättigung Sat angebende Sauerstoffsättigungsverteilungsbild eine hohe Bildqualität aufweist. Aus diesem Grund umfasst das Sauerstoffsättigungsverteilungsbild vorzugsweise 1 Million Bildelemente oder mehr, besser 2 Millionen Bildelemente oder mehr, und noch besser 8 Millionen Bildelemente oder mehr. Je größer die Anzahl an Bildelementen in dem verarbeiteten Bild aber ist, desto größer werden die Arithmetikschaltung der Verarbeitungseinrichtung 200 und auch der Verarbeitungsaufwand. Insbesondere bei einer großen Anzahl an Bildelementen (hohen Bildqualität) von 1 Million Bildelementen oder mehr fällt die vorstehend beschriebene Tendenz auf. Bei einem Ausführungsbeispiel werden, wie vorstehend beschrieben, eine Referenztabelle, in der die Menge an Hämoglobin, die Sauerstoffsättigung Sat und die Farbbilddaten assoziiert sind, und Informationen über die Korrelation vorab erhalten, und die Menge an Hämoglobin und die Sauerstoffsättigung Sat werden unter Verwendung der Referenztabelle und der Korrelation berechnet, und so können die Menge an Hämoglobin und die Sauerstoffsättigung Sat bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel verglichen mit dem Fall effektiv berechnet werden, bei dem die Menge an Hämoglobin und die Sauerstoffsättigung jedes Mal dann berechnet werden, wenn die Farbbilddaten beschafft werden, ohne die Referenztabelle und die Korrelation anzuwenden. Die Arithmetikschaltung der Verarbeitungseinrichtung 200 kann daher kleiner ausgestaltet werden, und somit kann eine Verarbeitungseinrichtung 200 mit geringen Kosten, geringer Hitzeentwicklung und geringem Energieverbrauch bereitgestellt werden, selbst wenn ein Bild mit hoher Bildqualität zu erzeugen ist.
Vorstehend wurde ein Ausführungsbeispiel beschrieben, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebene Konfiguration beschränkt, und es sind verschiedene Abwandlungen innerhalb des Bereichs der technischen Idee der vorliegenden Erfindung möglich.
Bezugszeichenliste

1: Endoskopsystem
100: Elektronisches Endoskop
110: Einführschlauch
111: Vorderer Einführschlauchendabschnitt
121: Objektlinsengruppe
131: Lichtführung
131a: Vorderer Endabschnitt
131b: Basisendabschnitt
132: Linse
141: Bildsensor
141a: Farbfilter
142: Kabel
200: Verarbeitungseinrichtung
300: Anzeigeeinrichtung
400: Lichtquellenvorrichtung
410: Rotationsfilter
420: Filtersteuereinheit
430: Lichtquellenlampe
440: Lichtkondensatorlinse
450: Lichtkondensatorlinse
500: Lichtverarbeitungseinheit
502: A/D-Umwandlungsschaltung
504: Vorbildverarbeitungseinheit
506: Bildspeichereinheit
508: Nachbildverarbeitungseinheit
510: Charakteristischer Betrag-Beschaffungseinheit
511: Sicherheitsberechnungseinheit
512: Speicher
514: Bildanzeigesteuereinheit
516: Steuereinrichtung

Claims

Endoskopsystem (1) mit einer Lichtquellenvorrichtung (400) zum Emittieren von zumindest zwei Lichtarten mit verschiedenen Wellenlängenbereichen, einem Endoskop (100) mit einer Abbildungseinheit (121, 141), die einen Bildsensor (141) zur Erzeugung einer Vielzahl von Stücken von Farbbilddaten enthält, die den zumindest zwei Lichtarten entsprechen, indem mit den Lichtarten beleuchtetes biologisches Gewebe abgebildet wird, einer Verarbeitungseinrichtung (200, 500) mit einer charakteristischer Betrag-Beschaffungseinheit (510) zum Beschaffen einer Sauerstoffsättigung von Hämoglobin in dem biologischen Gewebe als charakteristischer Betrag des biologischen Gewebes unter Verwendung zumindest einer Komponente a und einer Komponente b unter Komponenten von Farbbilddaten und zur Erzeugung eines eine Verteilung des charakteristischen Betrags zeigenden Sauerstoffsättigungsverteilungsbildes, einer Sicherheitsberechnungseinheit (511) zur Berechnung einer Sicherheit des charakteristischen Betrags unter Verwendung der Komponenten der Farbbilddaten, und einer Bildanzeigesteuereinheit (514) zur Steuerung eines Anzeigemodus des Sauerstoffsättigungsverteilungsbildes gemäß einem Ergebnis der Berechnung der Sicherheit, und einer Bildanzeigevorrichtung (300) zur Anzeige des Sauerstoffsättigungsverteilungsbildes, wobei die Sicherheitsberechnungseinheit (511) zur Berechnung der Sicherheit in einem Zustand eingerichtet ist, in dem ein erster Wert einer Komponente a von Farbbilddaten A der Farbbilddaten als unterer Sicherheitsgrenzschwellenwert eingestellt ist, bei dem die Sicherheit unter die Sicherheit bei einem Wert fällt, der größer oder gleich dem ersten Wert ist, wenn der Wert der Komponente a der Farbbilddaten A kleiner als der erste Wert ist, und ein zweiter Wert einer Komponente b von Farbbilddaten B der Farbbilddaten, der größer als der erste Wert ist, als oberer Sicherheitsgrenzschwellenwert eingestellt ist, bei dem die Sicherheit unter die Sicherheit bei einem Wert fällt, der kleiner oder gleich dem zweiten Wert ist, wenn der Wert der Komponente b der Farbbilddaten B größer ist, und die Farbbilddaten A und die Farbbilddaten B Stücke von Farbbilddaten sind, die den zwei verschiedenen Lichtarten entsprechen.
Endoskopsystem (1) nach Anspruch 1, wobei die Sicherheitsberechnungseinheit (511) zur Berechnung der Sicherheit für jedes Bildelement beruhend auf Sicherheitskomponenten eingerichtet ist, die jeweils auf der Komponente a und der Komponente b beruhen, wenn der Wert der Komponente der Farbbilddaten A größer als der untere Sicherheitsgrenzschwellenwert ist, die beruhend auf den Farbbilddaten A erhaltene Sicherheitskomponente einen Wert aufweist, der größer oder gleich der Sicherheitskomponente an dem unteren Sicherheitsgrenzschwellenwert ist, und wenn der Wert der Komponente der Farbbilddaten B kleiner als der obere Sicherheitsgrenzschwellenwert ist, die beruhend auf den Farbbilddaten B erhaltene Sicherheitskomponente einen Wert aufweist, der größer oder gleich der Sicherheit bei dem oberen Sicherheitsgrenzschwellenwert ist.
Endoskopsystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die charakteristischer Betrag-Beschaffungseinheit (510) umfasst: eine Hämoglobinmengenberechnungseinheit (510a) zur Berechnung einer Menge des Hämoglobins beruhend auf einem ersten Verhältnis, das unter Verwendung einer Komponente erhalten wird, die die Komponente a und/oder die Komponente b der Farbbilddaten enthält, und eine Sauerstoffsättigungsberechnungseinheit (510b) zur Berechnung einer Sauerstoffsättigung des Hämoglobins beruhend auf der Menge des Hämoglobins und einem zweiten Verhältnis, das unter Verwendung einer Komponente erhalten wird, die die Komponente a und/oder die Komponente b der Farbbilddaten enthält, und die Sicherheitsberechnungseinheit (511) zur Durchführung einer Korrektur derart eingerichtet ist, dass sich die Sicherheit verringert, wenn das erste Verhältnis außerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt.
Endoskopsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die charakteristischer Betrag-Beschaffungseinheit (510) umfasst: eine Hämoglobinmengenberechnungseinheit (510a) zur Berechnung einer Menge des Hämoglobins beruhend auf einem ersten Verhältnis, das unter Verwendung einer Komponente erhalten wird, die die Komponente a und/oder die Komponente b der Farbbilddaten enthält, und eine Sauerstoffsättigungsberechnungseinheit (510b) zur Berechnung einer Sauerstoffsättigung des Hämoglobins beruhend auf der Menge des Hämoglobins und einer zweiten Region, die unter Verwendung einer Komponente erhalten wird, die die Komponente a und/oder die Komponente b der Farbbilddaten enthält, und die Sicherheitsberechnungseinheit (511) zur Durchführung einer Korrektur derart eingerichtet ist, dass sich die Sicherheit verringert, wenn das zweite Verhältnis außerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt.
Endoskopsystem (1) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Bildanzeigesteuereinheit (514) eine Steuerung derart durchführt, dass das Bild der Verteilung der charakteristischen Beträge auf dem Bild des biologischen Gewebes überlagert angezeigt wird, und zur Anpassung einer Durchlässigkeit eines Bildelements eingerichtet ist, bei dem der Wert des zweiten Verhältnisses außerhalb eines erlaubten Bereichs des zweiten Verhältnisses liegt, der gemäß der Menge des Hämoglobins bestimmt wird.
Endoskopsystem (1) nach Anspruch 3, wobei die Lichtquellenvorrichtung (400) zum Emittieren von zumindest drei oder mehr Lichtarten eingerichtet ist, die ein erstes Licht, ein zweites Licht und ein drittes Licht mit verschiedenen Wellenlängenbereichen enthalten, die Abbildungseinheit (121, 141) zur Erzeugung dem ersten Licht entsprechender erster Farbbilddaten, dem zweiten Licht entsprechender zweiter Farbbilddaten und dem dritten Licht entsprechender dritter Farbbilddaten durch Abbilden von mit dem ersten Licht, dem zweiten Licht und dem dritten Licht beleuchtetem biologischem Gewebe eingerichtet ist, das erste Verhältnis ein Verhältnis zwischen einer Komponente der ersten Farbbilddaten und einer Komponente der zweiten Farbbilddaten ist, und das zweite Verhältnis ein Verhältnis zwischen einer Komponente der zweiten Farbbilddaten und einer Komponente der dritten Farbbilddaten ist.
Endoskopsystem (1) nach Anspruch 6, wobei der Wellenlängenbereich des ersten Lichts breiter als der Wellenlängenbereich des zweiten Lichts und der Wellenlängenbereich des dritten Lichts ist, und der Wellenlängenbereich des zweiten Lichts breiter als der Wellenlängenbereich des dritten Lichts ist, und der obere Sicherheitsgrenzschwellenwert ein Wert einer Luminanzkomponente der ersten Farbbilddaten oder der zweiten Farbbilddaten ist, und der untere Sicherheitsgrenzschwellenwert ein Wert einer Luminanzkomponente der dritten Farbbilddaten ist.
Endoskopsystem (1) nach Anspruch 6 oder 7, wobei das erste Verhältnis ein Verhältnis zwischen der Luminanzkomponente der zweiten Farbbilddaten und einer R-Komponente oder einer Summe einer R-Komponente und einer G-Komponente der ersten Farbbilddaten ist, und die Hämoglobinmengenberechnungseinheit (510a) die Menge des Hämoglobins beruhend auf dem ersten Verhältnis berechnet.
Endoskopsystem (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das zweite Verhältnis ein Verhältnis zwischen der Luminanzkomponente der dritten Farbbilddaten und einer Luminanzkomponente der zweiten Farbbilddaten ist, und die Sauerstoffsättigungsberechnungseinheit (510b) die Sauerstoffsättigung des Hämoglobins beruhend auf dem zweiten Verhältnis und der Menge des Hämoglobins berechnet.
Endoskopsystem (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei in dem Wellenlängenbereich des zweiten Lichts eine Komponente der zweiten Farbbilddaten einen Wellenlängenbereich enthält, der empfindlich für eine Änderung der Hämoglobinmenge des biologischen Gewebes aber nicht empfindlich für eine Änderung der Sauerstoffsättigung ist.
Endoskopsystem (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei in dem Wellenlängenbereich des dritten Lichts eine Komponente der dritten Farbbilddaten einen Wellenlängenbereich enthält, der für eine Änderung der Sauerstoffsättigung empfindlich ist.
Endoskopsystem (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei das zweite Licht gefiltertes Licht des ersten Lichts ist, das durch ein optisches Filter erhalten wird, das eine Transmission eines ersten Wellenlängenbereichs in einem Bereich von 500 nm bis 600 nm im Wellenlängenbereich des ersten Lichts erlaubt, und das dritte Licht gefiltertes Licht des ersten Lichts ist, das durch ein optisches Filter erhalten wird, das eine Transmission eines zweiten Wellenlängenbereichs, der enger als der erste Wellenlängenbereich ist, in dem Bereich des ersten Wellenlängenbereichs erlaubt.
Endoskopsystem (1) mit einer Lichtquellenvorrichtung (400) zum Emittieren von erstem Licht mit zumindest zwei Lichtkomponenten mit verschiedenen Wellenlängenbereichen, einem Endoskop (100) mit einer Abbildungseinheit (121, 141), die einen Bildsensor (141) zur Erzeugung erster Farbbilddaten durch Abbilden von mit dem ersten Licht beleuchtetem biologischem Gewebe enthält, einer Verarbeitungseinrichtung (200, 500) mit einer charakteristischer Betrag-Beschaffungseinheit (510) zum Beschaffen einer Sauerstoffsättigung von Hämoglobin in dem biologischen Gewebe als charakteristischer Betrag des biologischen Gewebes unter Verwendung einer Komponente a und/oder einer Komponente b unter entsprechenden Komponenten der ersten Farbbilddaten, die jeweiligen Wellenlängenbereichen der Lichtkomponenten entsprechen, und zur Erzeugung eines Sauerstoffsättigungsverteilungsbildes, das eine Verteilung des charakteristischen Betrags zeigt, einer Sicherheitsberechnungseinheit (511) zur Berechnung einer Sicherheit des charakteristischen Betrags unter Verwendung der entsprechenden Komponenten der Farbbilddaten und einer Bildanzeigesteuereinheit (514) zur Steuerung eines Anzeigemodus des Sauerstoffsättigungsbildes gemäß einem Ergebnis der Berechnung der Sicherheit, und einer Bildanzeigevorrichtung (300) zur Anzeige des Sauerstoffsättigungsverteilungsbildes, wobei die Sicherheitsberechnungseinheit (511) zur Berechnung der Sicherheit in einem Zustand eingerichtet ist, in dem ein erster Wert der Komponente a als unterer Sicherheitsgrenzschwellenwert eingestellt ist, bei dem die Sicherheit unter die Sicherheit eines Werts fällt, der größer oder gleich dem ersten Wert ist, wenn der Wert der Komponente a kleiner als der erste Wert ist, und ein zweiter Wert der Komponente b, der größer als der erste Wert ist, als oberer Sicherheitsgrenzschwellenwert eingestellt ist, bei dem die Sicherheit unter die Sicherheit bei einem Wert kleiner oder gleich dem zweiten Wert fällt, wenn der Wert der Komponente b größer ist, und die Komponente a und die Komponente b zwei Entsprechungskomponenten sind, die voneinander verschieden sind.
Endoskopsystem (1) nach Anspruch 13, wobei die Sicherheitsberechnungseinheit (511) zur Berechnung der Sicherheit für jedes Bildelement beruhend auf Sicherheitskomponenten eingerichtet ist, die jeweils auf der Komponente a und der Komponente b beruhen, wenn der Wert der Komponente a größer als der untere Sicherheitsgrenzschwellenwert ist, die beruhend auf der Komponente a erhaltene Sicherheitskomponente einen Wert hat, der größer oder gleich der Sicherheitskomponente bei dem unteren Sicherheitsgrenzschwellenwert ist, und wenn der Wert der Komponente b kleiner als der obere Sicherheitsgrenzschwellenwert ist, die beruhend auf der Komponente b erhaltene Sicherheitskomponente einen Wert hat, der größer oder gleich der Sicherheitskomponente bei dem oberen Sicherheitsgrenzschwellenwert ist.
Endoskopsystem (1) nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Lichtquellenvorrichtung (400) zum Emittieren von zweitem Licht mit einem vom ersten Licht verschiedenen Wellenlängenbereich zusätzlich zu dem ersten Licht eingerichtet ist, die Abbildungseinheit (121, 141) zur Erzeugung der ersten Farbbilddaten und von dem zweiten Licht entsprechenden zweiten Farbbilddaten durch Abbilden des mit dem ersten Licht und dem zweiten Licht beleuchteten biologischen Gewebes eingerichtet ist, und die charakteristischer Betrag-Beschaffungseinheit (510) umfasst: eine Hämoglobinmengenberechnungseinheit (510a) zur Berechnung einer Menge des Hämoglobins beruhend auf einem ersten Verhältnis der Komponente a und der Komponente b und eine Sauerstoffsättigungsberechnungseinheit (510b) zur Berechnung der Sauerstoffsättigung des Hämoglobins beruhend auf der Menge des Hämoglobins und einem zweiten Verhältnis zwischen der Komponente a oder der Komponente b und einer Komponente der zweiten Farbbilddaten.
Endoskopsystem (1) nach Anspruch 13 oder 14, wobei das erste Licht drei Lichtkomponenten enthält, und die charakteristischer Betrag-Beschaffungseinheit (510) umfasst: eine Hämoglobinmengenberechnungseinheit (510a) zur Berechnung der Menge des Hämoglobins beruhend auf dem ersten Verhältnis, das unter Verwendung der entsprechenden Komponenten erhalten wird, und eine Sauerstoffsättigungsberechnungseinheit (510b) zur Berechnung der Sauerstoffsättigung des Hämoglobins beruhend auf der Menge des Hämoglobins und einem zweiten Verhältnis, das unter Verwendung der entsprechenden Komponenten erhalten wird.