DE60016533T2

DE60016533T2 - Vorrichtung zur Erfassung eines Fluoreszenzbildes

Info

Publication number: DE60016533T2
Application number: DE60016533T
Authority: DE
Inventors: Tomonari Ashigarakami-gun Sendai; Kazuo Ashigarakami-gun Hakamata; Katsumi Ashigarakami-gun Hayashi
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 1999-09-29
Filing date: 2000-09-28
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2020-09-29
Also published as: US6492646B1; EP1089067A3; DE60016533D1; EP1089067A2; EP1089067B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen eines Fluoreszenzbilds auf der Grundlage von Fluoreszenz, die von einer Probe emittiert wird, zum Beispiel von einem organischen Körper, wenn eine Anregung durch Anregungslicht erfolgt.
Beschreibung des Standes der Technik
Untersucht wurde ein Fluoreszenz-Diagnosesystem, bei dem Anregungslicht auf einen organischen Körper oder dergleichen projiziert wird und für eine Diagnose brauchbare Information aus der Intensität oder der Spektralbandintensität der von dem organischen Körper bei Anregung durch das Anregungslicht emittierten Fluoreszenz gewonnen wird. Ein solches Fluoreszenz-Diagnosesystem enthält zum Beispiel Systeme, bei denen von einem organischen Gewebe bei Anregung durch das Anregungslicht emittierte Autofluoreszenz detektiert wird, außerdem solche Systeme, bei denen von einem organischen Gewebe, welches ein Medikament zur Fluoreszenzdiagnose absorbiert hat, emittierte Fluoreszenz erfaßt wird. Ein solches Fluoreszenz-Diagnosesystem ist im allgemeinen in ein Instrument wie zum Beispiel ein Endoskop, ein Kolposkop oder ein Operationsmikroskop eingebaut, welches in einen Körperhohlraum eingeführt und zum Analysieren von Zuständen des organischen Gewebes benutzt wird.
Zu Beginn wurde ein Versuch unternommen, eine Diagnose auf der Grundlage der Intensität der von einem organischen Gewebe bei Anregung mit Anregungslicht emittierten Fluoreszenz zu erstellen. Da aber die relative Lage zwischen dem Gewebe und demjenigen Teil des Systems, von dem aus das Anregungslicht auf das Gewebe projiziert wird, beispielsweise sich der Abstand, der Winkel oder dergleichen zwischen den beiden Orten ändert, ändert sich auch die Intensität des auf das organische Gewebe projizierten Anregungslichts, mit dem Ergebnis, daß es zu einer Änderung der Intensität der von dem Gewebe emittierten Fluoreszenz kommt. Folglich kann eine gewisse Stelle des organischen Körpers Fluoreszenz mit unterschiedlichen Intensitäten emittieren, abhängig von dem Ort des Anregungslicht-Projektionsteils des Fluoreszenz-Diagnosesystems, was ein Beleg dafür ist, daß man keine ausreichende Diagnoseleistung aus der bloßen Intensität der Fluoreszenz selbst erreichen kann. Deshalb wurden in jüngerer Zeit verschiedene Versuche unternommen, eine Änderung im Gewebezustand anhand des Umstands zu erkennen, daß das Profil der Spektralband-Intensitäten der Fluoreszenz sich mit dem Zustand des Gewebes ändert. Beispielsweise unterscheidet sich erkranktes Gewebe stark von einem normalen Gewebe im Verhältnis der Intensität eines Wellenlängenbereichs im grünen Teil des Spektrums der Fluoreszenz, verglichen mit der Intensität eines roten Wellenlängenbereichs. In der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 6(1994)-54792 wurde ein Fluoreszenz-Diagnosesystem vorgeschlagen, in welchem das Verhältnis der Intensität einer Wellenlängenkomponente im grünen Bereich zu der Intensität einer Wellenlängenkomponente im roten Bereich der von einem zu diagnostizierenden organischen Gewebe emittierten Autofluoreszenz verglichen wird mit demjenigen eines organischen Gewebes, welches von einem anderen System als normal eingestuft wurde, wobei außerdem ermittelt wird, ob das zu diagnostizierende organische Gewebe erkrankt oder normal ist, und zwar auf der Grundlage des Vergleichs.
Außerdem haben wir in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 10(1998)-225436 ein Fluoreszenzdiagnosesystem vorgeschlagen, bei dem die Intensität eines grünen Wellenlängenbereichs der von einem organischen Gewebe emittierten Fluoreszenz normiert wird mit Hilfe der Intensität der Gesamtfluoreszenz (im wesentlichen im gesamten Wellenlängenbereich der Spektralbänder der Fluoreszenz), und verglichen wird mit der Intensität von einem organischen Gewebe, welches mit Hilfe eines anderen Systems als normal eingestuft wurde, und außerdem auf der Grundlage des Vergleichs festgestellt wird, ob das organische Gewebe erkrankt oder normal ist.
Allerdings beinhaltet die Intensität der Fluoreszenz jedes Pixels eines Bildes, daß bei schwacher von dem organischen Gewebe emittierter Fluoreszenz erhalten wurde, Rauschen, welches eigentümlich für das Bildaufnahmegerät ist (zum Beispiel Festmusterrauschen, Photonen-Schrotrauschen, Dunkel-Schrotrauschen und Lese-Rauschen), außerdem Rauschen aus der elektrischen Verarbeitungsschaltung, Rauschen aus dem Signalübernagungssystem, Rauschen des optischen Systems (Rauschen aufgrund von Streulicht, was zum Beispiel durch Lichtstreuung aufgrund von Schmutz und dergleichen entsteht, der an den optischen Bauelementen haftet), wobei außerdem die Intensität des Rauschens zu groß ist im Vergleich zur Intensität der Fluoreszenz, insbesondere bei Pixeln in einer Zone, in der die Intensität der Fluoreszenz äußerst schwach ist. Wenn also die Intensität in einem grünen Wellenlängenbereich der von einem organischen Gewebe emittierten Fluoreszenz für Pixel in einer Zone, in der die Intensität der Fluoreszenz sehr schwach ist, normiert wird mit der Intensität in einem grünen Wellenlängenbereich auf der Grundlage der Intensität der Gesamtfluoreszenz, so kann die durch die Normierung erhaltene Information nicht exakt den Zustand des organischen Gewebes wiederspiegeln, da erstgenannte Intensität und letztgenannte Intensität beide äußerst schwach sind und die Intensität der Rauschkomponenten in der ersteren und zweiteren Intensität zu groß ist im Vergleich zu der erstgenannten und der letztgenannten Intensität. Wenn Information solcher Pixel bei der Wiedergabe eines Bilds unverändert eingesetzt wird, können die Pixel visuell die Betrachtung des reproduzierten Bildes abträglich beeinflussen.
Diese Probleme sind den Fluoreszenz-Diagnosesystemen gemein, in denen von einem organischen Gewebe bei Anregung mit Anregungslicht emittierte Autofluoreszenz detektiert wird, außerdem bei solchen Systemen üblich, in denen Fluoreszenz emittiert wird von einem organischen Gewebe, welches eine photoempfindliche Substanz zur Fluoreszenzdiagnose absorbiert hat, beispielsweise ATX-S10, 5-ALA, Npe6, HAT-D01 oder Photofrin-2 (im folgenden bezeichnet als „Fluoreszenz, die durch eine photoempfindliche Substanz hervorgerufen ist).
Gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 zeigt die US-A-5 507 287 eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Fluoreszenzbildes aus Pixelwerten digitalisierter Bilder. Die Pixelwerte können dazu eingesetzt werden, einen Wert für jedes Bildpixel in der Weise zu berechnen, daß sämtliche eine Stelle erkrankten Gewebes abdeckende Pixel sich deutlich von jenen von normalem Gewebe unterscheiden. Wenn gewisse Pixel aufgrund starken Rauschens zerstört sind, was für ein solches Pixel spezifisch ist (zum Beispiel aufgrund eines Defekts in einem Pixelsensor), so lehrt die US'287, von Transformationsalgorithmen Gebrauch zu machen, mit denen das defekte Pixel dann nicht mehr als defektes Pixel wahrnehmbar ist. Dies bedeutet allerdings, daß beträchtliche Zeit erforderlich ist, um das defekte Pixel zu eliminieren.
Ähnliche Vorrichtungen zum Erzeugen eines Fluoreszenzbilds sind in der US-A-5 749 830 und der FR-A-2 772 225 offenbart.
Die WO-99-45838 zeigt das Ausführen einer Anlaufprozedur einschließlich der Messung des „Dunkelstroms" zusätzlich zu Referenzwerten, die mit Hilfe eines Referenzmaterials gewonnen werden, welches durch einen Lichtimpuls beleuchtet wird, um dadurch einen Referenz-Fluoreszenz-Rücklaufimpuls zu gewinnen. Darüber hinaus werden Hintergrund-Kalibrierprozesse ausgeführt, um Werte für Hintergrund-Rückstreulicht zu gewinnen. Anschließend werden Gewebemessungen durch Subtrahieren der gemittelten Hintergrunddaten korrigiert (Seite 26, Zeilen 31–33).
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Hauptziel der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zum Erhalten eines Fluoreszenzbilds auf der Grundlage von seitens einer Probe wie zum Beispiel einem organischen Körper bei Anregung mit Anregungslicht emittierter Fluoreszenz, in welcher auch bei widrigen Pixeln, deren Intensitäten einen hohen Rauschanteil enthalten, in den Pixeln enthalten sind, welche durch Aufnahme von Fluoreszenz gewonnen werden, die von der Probe bei Anregung durch Anregungslicht emittiert wird, ein Fluoreszenzbild visuell nicht ungünstig beeinflußt werden kann durch die Existenz der widrigen oder ungünstigen Pixel, wobei die Bearbeitungszeit verkürzt werden kann.
Zu diesem Zweck wird eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen.
Ob die einzelnen Pixel für die Operation geeignet oder angemessen sind, wird festgestellt durch Vergleichen der Intensität der Fluoreszenz für das Pixel mit dem Wert des Rauschens für das Pixel, das generiert wird mit Hilfe der Messung der Intensität von Fluoreszenz und vorab gemessen und gespeichert wurde.
Wenn die Bildverarbeitung bezüglich Bilddaten durchgeführt wird, so geschieht diese Bildverarbeitung nur in bezug auf angemessene oder geeignete Pixel, was die Operationszeit verkürzt.
Die Probe kann ein organischer Körper sein, die Fluoreszenz kann Autofluoreszenz sein.
Das Anregungslicht kann von einem GaN-Halbleiterlaser emittiert werden.
Die Vorrichtung kann zum Beispiel ein Endoskop sein.
Der Begriff „Rauschen für das Pixel, welches durch die Fluoreszenzintensitäts-Meßeinrichtung selbst erzeugt wird" bedeutet einen Teil oder das gesamte Rauschen, welches durch die Meßeinrichtung zum Messen der Intensität der Fluoreszenz erzeugt wird zwischen der Zeit, zu der die Fluoreszenzintensitäts-Meßeinrichtung beginnt, die Fluoreszenz aufzunehmen, und dem Zeitpunkt, zu der die Meßeinrichtung damit aufhört, Intensitäten der Fluoreszenz in den einzelnen Wellenlängenbereichen zu ermitteln, oder aber Rauschen, welches in sich einen Teil oder die Gesamtheit dieses Rauschens enthält. Typische Komponenten des von der Fluoreszenzintensitäts-Meßeinrichtung erzeugten Rauschens beinhalten Rauschen, das in der Schaltung des Bildaufnahmegeräts entsteht, in der Schaltung erzeugt wird, die elektrische Signale behandelt, die von dem Bildaufnahmegerät kommen, Rauschen, das in der Signalübertragungsschaltung zum Übertragen der Signale entsteht, und Rauschen des optischen Systems, mit welchem die Fluoreszenz aufgenommen wird.
Wenn die Fluoreszenzintensitäts-Messung eine Intensität für die Fluoreszenz in nur einem Wellenlängenbereich liefert, und wenn die Operationsverarbeitungseinrichtung (im folgenden auch einfach Operationseinrichtung genannt) Bilddaten erhält, die ein Fluoreszenzbild der Probe mit Hilfe einer Operation darstellt, die auf der Intensität der Fluoreszenz in dem Wellenlängenbereich basiert, so beinhaltet die Operation beispielsweise eine Operation, mit der den Pixeln Werte zugewiesen werden, welche die Intensität der Fluoreszenz wiederspiegeln, und eine Operation, die durchgeführt wird zwischen der Intensität der Fluoreszenz in dem Wellenlängenbereich und einer Referenzintensität, die erhalten wird aus von der Probe reflektiertem Licht, wenn ein Strahl im nahen Infrarotbereich auf die Probe projiziert wird. Wenn die Fluoreszenzintensitäts-Messung Intensitäten der Fluoreszenz in zwei oder mehr Wellenlängenbereichen liefert, und wenn die Operationseinrichtung Bilddaten erhält, welche ein Fluoreszenzbild einer Probe mittels einer Operation repräsentiert, die auf den Intensitäten der Fluoreszenz in den Wellenlängenbereichen basiert, so beinhaltet die Operation beispielsweise eine Operation, die ausgeführt wird zwischen den Intensitäten der Fluoreszenz, und eine Operation, die unter den Intensitäten der Fluoreszenz in den Wellenlängenbereichen und einer Referenzintensität durchgeführt wird, letztere erhalten durch Licht, welches von der Probe reflektiert wird, wenn auf diese Probe ein Strahl im nahen Infrarotbereich projiziert wird.
Wenn die Menge an Fluoreszenz, die von einem Pixel aufgenommen wird, sehr klein ist und folglich der Anteil des Rauschens in dem Wert für das Pixel zu groß ist in Relation zu der Menge der Fluoreszenz, als daß die Operation einen Wert liefern könnte, der korrekt den Zustand der Probe wiederspiegelt, so wird das Pixel als nicht geeignetes Pixel eingestuft.
Wenn andererseits die von einem Pixel aufgenommene Menge an Fluoreszenz groß ist und folglich der Rauschanteil in dem Wert für das Pixel relativ gering ist, so daß die Operation einen Wert liefern kann, der korrekt den Zustand der Probe wiederspiegelt, so wird das Pixel als geeignetes oder angemessenes Pixel eingestuft.
Die geeigneten und ungeeigneten Pixel existieren nicht von Beginn an, sondern werden eingestellt auf der Grundlage des Umfangs des Rauschens, welches durch die Fluoreszenzintensitäts-Meßeinrichtung selbst erzeugt wird, und dem gemessenen Betrag der Fluoreszenz.
Aus dem Inneren eines organischen Körpers emittierte Autofluoreszenz wird in einigen Fällen auch als „In-Vivo-Autofluoreszenz" bezeichnet.
Da Werte, die keinen visuellen abträglichen Einfluß auf den Teil des Fluoreszenzbilds haben, der den geeigneten Pixeln entspricht, den ungeeigneten Pixeln erfindungsgemäß zugewiesen werden, läßt sich ein Fluoreszenzbild gewinnen, welches frei von abträglichem Einfluß ungeeigneter Pixel ist und eine hervorragende Qualität besitzt.
Da außerdem die Operation nur bezüglich geeigneter Pixel durchgeführt wird, läßt sich die Operationszeit verkürzen.
Da die Bestimmung darüber, ob die einzelnen Pixel für die Operation geeignet sind, durch Vergleichen der Intensität der Fluoreszenz für das Pixel mit dem Wert des Rauschens für das Pixel festgestellt wird, welches durch Messen der Intensität der Fluoreszenz erzeugt wird und vorab gemessen und gespeichert wurde, können geeignete Pixel rationaler von ungeeigneten Pixeln unterschieden werden.
Da die Bildverarbeitung nur bezüglich der geeigneten Pixel erfolgt, läßt sich ein Fluoreszenzbild frei von abträglichem Einfluß ungeeigneter Pixel reproduzieren, und die Verarbeitungszeit kann verkürzt werden.
Die Verwendung eines GaN-Halbleiterlasers als Anregungslichtquelle kann beitragen zu einer Miniaturisierung der Vorrichtung und zur Verringerung der Kosten.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich dazu benutzen, den Zustand im Inneren eines organischen Körpers mittels Autofluoreszenz zu betrachten, die von dem organischen Körper bei Anregung durch Anregungslicht emittiert wird. Das heißt: die Erfindung läßt sich bei einem Endoskop anwenden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht eines Fluoreszenzendoskops gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
2 ist eine Ansicht, die die Übertragungskennlinie der Filter veranschaulicht, welche das Farbtrennfilter bilden,
3 ist eine Ansicht der Farbtrennfilter,
4 ist eine Ansicht der Positionen (x, y) von Pixeln für die Rauschbilddaten,
5A ist eine Ansicht der Verteilungen der spektralen Intensität von Fluoreszenz, die von einem normalen Gewebe und einem erkrankten Gewebe emittiert wird,
5B ist eine Ansicht von Profilen einer normierten Intensität von Fluoreszenz, die von normalem Gewebe und von erkranktem Gewebe emittiert wird,
6A ist eine Ansicht der normierten Intensität von Fluoreszenz, die von normalem Gewebe in der Nähe von 480 nm und 630 nm emittiert wird,
6B ist eine Ansicht der normierten Intensität von Fluoreszenz, die von erkranktem Gewebe in der Nähe von 480 nm und 630 nm emittiert wird,
7 ist eine Ansicht eines Beispiels eines Fluoreszenzbilds, das auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre dargestellt wird,
8A ist eine Ansicht einer Modifizierung des in 1 gezeigten Endoskops, und
8B ist eine Ansicht eines Filters, das in der modifizierten Version nach 8A eingesetzt wird.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
1 zeigt ein Fluoreszenzendoskop gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Wie in 1 gezeigt ist, enthält das Fluoreszenzendoskop 600 eine Lichtquelleneinheit 100 mit eine Weißlichtquelle 12 und einer Anregungslichtquelle 13, außerdem eine flexible Einführeinheit 200, die Weißlicht Wh und Anregungslicht Le zu einem organischen Gewebe 1 leitet und ein Normalbild des Gewebes 1 aufnimmt, erzeugt durch das Weißlicht Wh, während durch eine optische Faser 26 ein Autofluoreszenzbild geleitet wird, erzeugt durch Autofluoreszenz, die von dem organischen Gewebe 1 bei Anregung durch das Anregungslicht Le emittiert wird. Das von der Einführeinheit 200 aufgenommene Normalbild wird von einer Bildaufnahmeeinheit 300 aufgenommen. Die Bildaufnahmeeinheit 300 übernimmt das Normalbild und speichert die Bilddaten als Normalbilddaten. Außerdem empfängt die Bildaufnahmeeinheit 300 das Fluoreszenzbild, das in drei Wellenlängenbereiche unterteilt ist, und speichert die drei Bilder entsprechend den drei Wellenlängenbereichen in der Form von Fluoreszenz-Intensitäten in den drei Wellenlängenbereichen (Intensitäten der Fluoreszenz in den drei Wellenlängenbereichen für jedes das Fluoreszenzbild bildende Pixel). Die in der Bildaufnahmeeinheit 300 gespeicherten Fluoreszenzbild-Intensitäten werden in eine Bestimmungseinheit 400 eingegeben, die feststellt, ob jedes der das Fluoreszenzbild ausmachenden Pixel für eine vorbestimmte Operation geeignet oder angemessen ist, und sie speichert die Positionen von Pixeln, die als nicht geeignet festgestellt wurden (diese Positionen werden im folgenden als „Positionen ungeeigneter Pixel" oder ähnlich bezeichnet) in Form von Positionsdaten für ungeeignete Pixel. Eine Unterscheidungsoperationseinheit 500 führt eine Unterscheidungsoperation zum Unterscheiden normalen Gewebes von erkranktem Gewebe auf der Grundlage der Fluoreszenz-Intensitäten in den drei Wellenlängenbereichen aus, wozu auf die Positionsdaten für ungeeignete Pixel bezug genommen wird, um das Ergebnis der Operation als Bilddaten für die Unterscheidung zu speichern.
Die von der Bildaufnahmeeinheit 300 ausgegebenen Normalbilddaten und die Bilddaten zum Unterscheiden, welche von der Unterscheidungsoperationseinheit 500 ausgegeben werden, werden in eine Videosignal-Verarbeitungsschaltung 60 eingegeben und in Videosignale umgewandelt. Die Videosignale werden in einen Normalbild-TV-Monitor 80 und einen Fluoreszenzbild-TV-Monitor 81 gegeben, die sich außerhalb des Endoskops 600 befinden, und auf den Monitoren 80 und 81 werden auf der Grundlage der Videosignale ein Normalbild bzw. ein Fluoreszenzbild wiedergegeben. Eine Steuereinheit 70 steuert das gesamte Endoskop 600.
Die Weißlichtquelle 12 der Lichtquelleneinheit 100 ist mit einer Energiequelle 10 verbunden, die von der Steuereinheit 70 gesteuert wird. Die Weißlichtquelle 12 wird aktiviert, um Weißlichtimpulse Wh mit einem Zyklus von 1/60 Sekunden zu emittieren, und diese Weißlichtimpulse Wh werden von einer Weißlicht-Kondensorlinse 14 kondensiert und in eine Weißlichtführung 25-1 eingeleitet, gebildet aus einer Mehrkomponenten-Optikglasfaser und mit der Lichtquelleneinheit 100 verbunden.
Die Anregungslichtquelle 13 enthält einen Halbleiterlaser und wird von einer LD-Energiequelle 11 angesteuert, die ihrerseits von der Steuereinheit 70 gesteuert wird, damit sie Anregungslichtimpulse Le von etwa 410 nm mit einem Zyklus von 1/60 Sekunden zu solchen Zeiten erzeugt, die sich nicht mit den Zeiten überlappen, zu denen die Weißlichtimpulse Wh emittiert werden. Die Anregungslichtimpulse Le werden von einer Anregungslicht-Kondensorlinse 15 kondensiert und in einen Anregungslichtleiter 25-2 eingeleitet, gebildet aus einer Kieselerde-Optikfaser und angeschlossen an die Lichtquelleneinheit 100.
Der Weißlichtleiter 25-1 und der Anregungslichtleiter 25-2 sind zu einem Kabel gebündelt.
Das Kabel des Weißlichtleiters 25-1 und des Anregungslichtleiters 25-2 läuft durch die Einführeinheit 200 und ist mit einer Beleuchtungslinse 21 an seinem vorderen Ende ausgestattet. Die Weißlichtimpulse Wh und die Anregungslichtimpulse Le, die von dem Weißlichtleiter 25-1 bzw. dem Anregungslichtleiter 25-2 abgegeben werden, werden durch die Beleuchtungslinse 21 auf das organische Gewebe 1 projiziert. Ein Normalbild des organischen Gewebes 1, beleuchtet mit den Weißlichtimpulsen Wh, wird auf einer Lichtaufnahmefläche eines Normalbild-Aufnahme-CCD-Sensors 23 mit Hilfe eines Normalbildobjektivs 22 gebildet und von dem CCD-Sensor 23 in ein elektrisches Signal umgewandelt. Dieses elektrische Signal für das Normalbild des organischen Gewebes 1 wird über ein CCD-Kabel 27 zu dem Bildaufnahmeabschnitt 300 übertragen. Ein durch sietens des organischen Gewebes 1 bei Anregung mit den Anregungslichtimpulsen Le emittierte Fluoreszenz Ke erzeugtes Bild wird auf der Stirnfläche Ki einer Fluoreszenbild-Optikfaser 26 mit Hilfe eines Fluoreszenzbild-Objektivs 20 gebildet, und das Fluoreszenbild breitet sich durch die Fluoreszenzbild-Optikfaser 26 zu der anderen Stirnfläche Ko der Fluoreszenzbild-Optikfaser 26 aus, welches an die Bildaufnahmeeinheit 300 angeschlossen ist.
Die Bildaufnahmeeinheit 300 ist mit einem normalen A/D-Wandler 30 ausgestattet, der das elektrische Bildsignal, welches das Normalbild des organischen Gewebes 1 repräsentiert, das durch das CCD-Kabel 27 übertragen wurde, digitalisiert, wobei ein Normalbildspeicher 31 das digitalisierte Bildsignal speichert. Die Bildaufnahmeeinheit 300 ist weiterhin mit einem optischen System versehen, welches das Fluoreszenzbild übernimmt, es zu der Stirnfläche Ko der Fluoreszenzbild-Optikfaser 26 unter Durchlaufen eines Anregungslicht-Sperrfilters 32, welches Licht einer Wellenlänge von nicht mehr als etwa 410 nm sperrt, transportiert und auf einer Lichtempfangsfläche eines hochempfindlichen Bildaufnahmegeräts 34 über eine Fluoreszenz-Kondensorlinse 33 ein Fluoreszenzbild erzeugt. Ein A/D-Wandler 35 digitalisiert ein elektrisches Bildsignal, das durch Umwandlung des Fluoreszenzbilds mit Hilfe des hochempfindlichen Bildaufnahmegeräts 34 erhalten wurde. Eine Fluoreszenzbild-Speichereinrichtung 36 speichert die digitalisierten Bildsignale entsprechend den Fluoreszenzbildern in den einzelnen Wellenlängenbereichen. Jedes der digitalisierten Bildsignale entsprechend den Fluoreszenzbildern in den einzelnen Wellenlängenbereichen wird durch eine Anzahl von Bildsignalkomponenten gebildet, die jeweils eine Intensität der Fluoreszenz für jedes Pixel darstellen, und die digitalisierten Bildsigna le werden in Speichern 36-1, 36-2 und 36-3 der Fluoreszenzbild-Speichereinrichtung 36 abgespeichert, wie weiter unten noch deutlich werden wird.
Ein Farbtrennfilter 37 ist zwischen das hochempfindliche Bildaufnahmegerät 34 und die Fluoreszenz-Kondensorlinse 33 eingefügt. Wie in 3 zu sehen ist, enthält das Farbtrennfilter 37 drei Filtersegmente H1, H2 und H3, die Fluoreszenz in den Wellenlängenbereichen h1, h2 bzw. h3 durchlassen. Wie in 2 zu sehen ist, ist der Wellenlängenbereich h1 ein Wellenlängenbereich in der Nähe von 480 nm, der Wellenlängenbereich h2 ist ein Wellenlängenbereich in der Nähe von 630 nm, und der Wellenlängenbereich h3 ist der gesamte Wellenlängenbereich. Das Farbtrennfilter 37 wird von einem Elektromotor 38 synchronisiert mit dem Bildaufnahmezyklus (1/60 Sekunden) des hochempfindlichen Bildaufnahmegeräts 34 gedreht. Aufgrund des Farbtrennfilters 37 wird das Fluoreszenzbild aufgeteilt in drei Wellenlängenbereiche h1 bis h3, und die Intensitäten der Fluoreszenz im Wellenlängenbereich h3 für die entsprechenden Pixel werden digitalisiert, und Werte für die digitalisierten Intensitäten der Fluoreszenz werden im ersten Speicher 36-1 der Fluoreszenzbild-Speichereinrichtung 36 abgespeichert, die Intensitäten der Fluoreszenz im Wellenlängenbereich h2 für die entsprechenden Pixel werden digitalisiert, und Werte für die digitalisierten Intensitäten der Fluoreszenz werden im zweiten Speicher 36-2 gespeichert, und die Intensität der Fluoreszenz im Wellenlängenbereich h3 für die entsprechenden Pixel werden digitalisiert, und Werte für die digitalisierten Intensitäten der Fluoreszenz werden im dritten Speicher 36-3 gespeichert.
Die Bestimmungs- oder Feststellungseinheit 400 ist ausgestattet mit einem Bestimmungs-Operationsabschnitt 40, der die Werte für die digitalisierten Intensitäten der Fluoreszenz (im folgenden einfach als „Intensitäten der Fluoreszenz" bezeichnet) in den drei Wellenlängenbereichen mit Rauschbilddaten vergleicht, die in einem Rauschpegelspeicher 41 abgespeichert waren, um auf diese Weise die Pixel des Fluoreszenzbilds in geeignete und in ungeeignete Pixel aufzuteilen. Positionen der ungeeigneten Pixel werden in einem Positionsdatenspeicher für ungeeignete Pixel als Positionsdaten für ungeeignete Pixel abgespeichert.
Die Unterscheidungseinheit 500 enthält einen Unterscheidungsabschnitt 51, der eine Unterscheidungsoperation zum Unterscheiden normalen Gewebes von erkranktem Gewebe anhand der Intensitäten von Fluoreszenz in den drei Wellenlängenbereichen durchführt, die in der Fluoreszenz-Speichereinrichtung 36 gespeichert sind, wobei auf die Positionsdaten für ungeeignete Pixel Bezug genommen wird. Das Ergebnis des Betriebs des Unterscheidungsabschnitts 51 wird in einem Unterscheidungsbildspeicher 52 in Form von Bilddaten für die Unterscheidung abgespeichert.
Im folgenden wird die Arbeitsweise des Fluoreszenzendoskops 600 dieser Ausführungsform beschrieben.
Ein Weißlichtimpuls Wh, der von der Weißlichtquelle 12 abgegeben wird, wird dem Weißlichtleiter 25-1 zugeleitet, läuft durch den Weißlichtleiter 25-1 und beleuchtet das organische Gewebe 1 durch die Beleuchtungslinse 21. Ein Bild des von dem Weißlichtimpuls Wh beleuchteten organischen Gewebes 1 entsteht auf der Lichtempfangsfläche des Normalbildaufnahme-CCD-Sensors 23 über das Normalbildobjektiv 22. Der Normalbildaufnahme-CCD-Sensor 23 wandelt das Normalbild um in ein Normalbildsignal, welches von dem A/D-Wandler 30 digitalisiert und in dem Normalbildspeicher 31 abgespeichert wird. Nach dem Ende der Projektion des Weißlichtimpulses Wh wird ein Anregungslichtimpuls Le von der Anregungslichtquelle 13 emittiert und über die Anregungslicht-Kondensorlinse 15, den Anregungslichtleiter 25-2 und die Beleuchtungslinse 21 auf das organische Gewebe 1 projiziert.
Von dem organischen Gewebe 1 bei Anregung durch den Anregungslichtimpuls Le emittierte Autofluorszenz Ke erzeugt ein Bild auf der Stirnfläche Ki der Fluoreszenzbild-Optikfaser 26 über das Fluoreszenzbildobjektiv 20, und das Fluoreszenzbild wird durch die Fluoreszenzbild-Optikfaser 26 zu der anderen Stirnfläche Ko geleitet. Dann wird das Fluoreszenzbild über das Anregungslicht-Sperrfilter 32 und das Filtersegment H1 des Farbtrennfilters 37, wobei das in dem Fluoreszenzbild enthaltene Anregungslicht durch das Sperrfilter 32 beseitigt wird, auf die Lichtempfangsfläche einer hochempfindlichen Bildaufnahmeeinrichtung 34 fokussiert. Dann wird das für das Fluoreszenzbild stehende elektrische Bildsignal von der Bildaufnahmeeinrichtung 34 gelesen und von dem A/D-Wandler 35 digitalisiert (in Dichten der Fluoreszenz für die einzelnen Pixel). Das auf diese Weise gewonnene digitale Bildsignal wird in dem ersten Speicher 36-1 der Fluoreszenzbild-Speichereinrichtung 36 abgespeichert.
Danach wird ein weiterer Anregungslichtimpuls Le von der Anregungslichtquelle 13 emittiert, und über das Filtersegment H2 des Farbtrennfilters 32 wird ein Fluoreszenzbild aufgenommen, und die Intensitäten der auf diese Weise erhaltenen Fluoreszenz für die jeweiligen Pixel werden in dem zweiten Speicher 36-2 der Fluoreszenzbild-Speichereinrichtung 36 gespeichert. Danach wird ein noch weiterer Anregungslichtimpuls Le von der Anregungslichtquelle 13 abgegeben, und durch das Filtersegment H3 des Farbtrennfilters 37 wird ein Fluoreszenzbild aufgenommen, und die Intensitäten der auf diese Weise für die einzelnen Pixel erhaltenen Fluoreszenz werden im dritten Speicher 36-3 der Fluoreszenzbild-Speichereinrichtung 36 gespeichert. Auf diese Weise werden Fluoreszenzbilder für die drei Wellenlängenbereiche h1, h2 und h3 aufgenommen als eine Gruppe oder ein Satz der Intensitäten der Fluoreszenz für jedes Pixel der Fluoreszenzbilder in den drei Wellenlängenbereichen h1, h2 und h3, die in dem ersten bis dritten Speicher 36-1 bis 36-3 als Intensitäten der Fluoreszenz Dh1, Dh2 bzw. Dh3 abgespeichert werden.
Anschließend werden die Intensitäten der Fluoreszenz Dh1, Dh2 und Dh3 in den Feststellungsabschnitt 40 eingegeben, welcher die digitalisierten Intensitäten der Fluoreszenz Dh1, Dh2 und Dh3 in den drei Wellenlängenbereichen vergleicht mit Rauschbilddaten, die in dem Rauschpegelspeicher 41 abgespeichert wurden, um dadurch die Pixel des Fluoreszenzbilds aufzuteilen in geeignete Pixel und ungeeignete Pixel. Positionen der ungeeigneten Pixel werden in dem Positionsdatenspeicher für ungeeignete Pixel 42 als Positionsdaten für ungeeignete Pixel abgespeichert.
Ein spezifisches Beispiel für das Verfahren zum Unterscheiden ungeeigneter Pixel von geeigneten Pixeln wird im folgenden detailliert erläutert. Wie in 4 zu sehen ist, enthalten die Rauschbilddaten Dn, die in dem Rauschpegelspeicher 41 gespeichert sind, matrixähnliche Werte, die vorab für die Positionen (x, y) der jeweiligen matrixähnlichen Pi xel durch Messung oder dergleichen gewonnen werden. Die Werte Dn(x, y) der Rauschbilddaten Dn können beispielsweise dadurch erhalten werden, daß man die Werte für die einzelnen Pixel speichert, die gewonnen werden durch Digitalisieren des Ausgangsbildsignals eines hochempfindlichen Bildaufnahmegeräts 34 in einer dunklen Umgebung, in der kein Licht einfällt, ohne daß der Weißlichtimpuls Wh oder der Anregungslichtimpuls Le verwendet wird, so daß man die Werte als durch das Bildaufnahmegerät 34 selbst, die elektrische Verarbeitungsschaltung und das Signaltransfersystem erzeugtes Rauschen betrachten kann.
Wenn die Intensitäten der Fluoreszenz in den drei Wellenlängenbereichen h1, h2 und h3 für ein Pixel an einer Position (X1, Y1), das heißt, Dh1(X1, Y1), Dh2(X1, Y1), Dh3(X1, Y1) sämtlich kleiner sind als ein vorbestimmter Koeffizient (α), multipliziert mit dem Wert Dn(X1, Y1) für dasselbe Pixel, so wird festgestellt, daß es sich um ein ungeeignetes Pixel handelt. Das heißt: ein Pixel (X1, Y1) ist dann ein ungeeignetes Pixel, wenn Dh1(X1, Y) < α × Dn(X1, Y1)... (1)und Dh2(X1, Y) < α × Dn(X1, Y1)... (2)und Dh3(X1, Y) < α × Dn(X1, Y1)... (3).
Wenn mindestens eine der Bedingungen (1) bis (3) nicht erfüllt ist, wird das Pixel als geeignetes oder angemessenes Pixel festgelegt. Auf diese Weise wird für sämtliche Pixel festgestellt, ob das Pixel geeignet oder ungeeignet ist, und die Positionen der ungeeigneten Pixel werden in dem Positionsdatenspeicher für ungeeignete Pixel, 42, als Positionsdaten für ungeeignete Pixel, GF, gespeichert.
Dann führt der Unterscheidungsabschnitt 51 eine Operation bezüglich der Intensitäten der Fluoreszenz Dh1, Dh2 und Dh3 in den drei Wellenlängenbereichen durch. Speziell werden Bilddaten für die Unterscheidung, Sh, durch Dividieren einer Fluoreszenzintensitäts-Differenzkomponente zwischen der Intensität Dh1 im Wellenlängenbereich h1 (nahe 480 nm) und der Intensität Dh2 im Wellenlängenbereich h2 (nahe 630 nm) durch die Intensität Dh3 im Wellenlängenbereich h3 (der gesamte Wellenlängenbereich) ermittelt. Das heißt: Sh(x, y) = {Dh2(x, y) – Dh1(x, y)}/Dh3(x, y) = Dh2(x, y)/Dh3(x, y) – Dh1(x, y)/Dh3(x, y).
Wenn eine Spektralintensitätsverteilung Sp der von einem normalen organischen Gewebe emittierten Autofluoreszenz verglichen wird mit der Verteilung Bp der von einem erkrankten organischen Gewebe emittierten Autofluoreszenz, so ist die von einem normalen organischen Gewebe emittierte Autofluoreszenz in der Intensität stärker als die von einem erkrankten organischen Gewebe emittierte Autofluoreszenz, wie aus 5A hervorgeht. Wenn allerdings ein Profil Skp einer normierten Intensität (normiert durch die integrierte Intensität der Fluoreszenz im gesamten Wellenlängenbereich) der Fluoreszenz, die von einem normalen organischen Gewebe emittiert wird, das heißt, ein Profil, welches auf der Grundlage des Verhältnisses des Integralwerts der Intensität der Fluoreszenz in einem speziellen Wellenlängenbereich zu dem Integralwert der Intensität der Fluoreszenz im gesamten Wellenlängenbereich erhalten wird, verglichen wird mit dem Profil Bkp der normierten Intensität der von einem erkrankten organischen Gewebe emittierten Fluoreszenz (ersterer wird mit letzterem verglichen, nachdem die Werte so umgewandelt wurden, daß die Integralwerte der Intensität der Fluoreszenz im gesamten Wellenlängenbereich für ersteren Wert und letzteren Wert gleich groß werden, beispielsweise den Wert 1 haben), so ist die normierte Intensität der von dem normalen organischen Gewebe emittierten Fluoreszenz stärker als diejenige der von einem erkrankten organischen Gewebe emittierten Fluoreszenz innerhalb eines Wellenlängenbereichs von nicht mehr als 550 nm (speziell in der Nähe von 480 nm), und ist niedriger als die von dem erkrankten organischen Gewebe emittierte Fluoreszenz in einem Wellenlängenbereich von nicht weniger als 600 nm (speziell in der Nähe von 630 nm), wie in 5B gezeigt ist.
Wenn also die Bilddaten für den Unterscheidungsvorgang, Sh(x, y), gewonnen durch Subtrahieren der normierten Intensität Rk (Dhl(x, y)/Dh3(x, y)) im Wellenlängenbereich nahe 630 nm von der normierten Intensität Gk (Dh2(x, y)/Dh3(x, y)) im Wellenlängenbereich nahe 480 nm groß sind, wird festgestellt, daß das organische Gewebe normal ist (6A), und wenn die Bilddaten für den Unterscheidungsvorgang, Sh(x, y) klein ist, wird festgestellt, daß das organische Gewebe erkrankt ist (6B).
Die Operation wird unter Bezugnahme auf die Positionsdaten für ungeeignete Pixel, GF durchgeführt, wird aber nicht für die ungeeigneten Pixel durchgeführt. Andererseits erfolgt die Operation für die geeigneten Pixel, und die Bilddaten für die Unterscheidung, Sh(x, y) für jedes geeignete Pixel werden in dem Unterscheidungsbildspeicher 52 abgespeichert. Damit sind Pixel in einer Zone, in der die Menge an Fluoreszenz, die von der hochempfindlichen Bildaufnahmeeinrichtung 34 aufgenommen wurde, sehr klein, und die Menge an Rauschen, das in den Werten für die Pixel enthalten ist, ist zu groß im Verhältnis zur Fluoreszenzmenge, um durch den Betrieb Werte erhalten zu können, die korrekt den Zustand der Probe wiederspiegeln, so daß jene Pixel als ungeeignete Pixel festgelegt und der Betrieb für diese Pixel nicht durchgeführt wird.
Der Unterscheidungsabschnitt 51 führt die Operation zum Unterscheiden von normalen Gewebes von erkranktem Gewebe für die ungeeigneten Pixel nicht durch und weist statt dessen jedem der ungeeigneten Pixel beispielsweise einen Wert zu, der dazu führt, daß das ungeeignete Pixel als dunkler Punkt auf dem Fluoreszenzbild-TV-Monitor 81 dargestellt wird. Im Ergebnis wird auf dem Fluoreszenzbild-TV-Monitor 81 ein erkranktes Gewebe Bs hell angezeigt, normales Gewebe wird dunkel angezeigt, und der den ungeeigneten Pixeln entsprechende Teil Ef wird dunkel angezeigt, damit das auf dem Fluoreszenzbild-TV-Monitor 81 dargestellte Bild nicht visuell abträglich beeinflußt wird, wie in 7 gezeigt ist.
Ansonsten wird der Wert 0, also der gleiche Wert, wie ihn Pixel normalen Gewebes haben, oder ein Wert, der dazu führt, daß das ungeeignete Pixel in der gleichen Farbe und mit gleicher Helligkeit wie der Hintergrund des Bilds auf dem Fluoreszenzbild-TV-Monitor 81 angezeigt wird, jedem ungeeigneten Pixel zugewiesen.
Die Bilddaten zum Unterscheiden von Sh(x, y), die in dem Unterscheidungsbildspeicher 52 abgespeichert sind, werden in die Videosignal-Verarbeitungsschaltung 60 eingegeben, nachdem sie der Bildverarbeitung durch den Bildverarbeitungsabschnitt 53 unterzogen wurden (beispielsweise einer Kantenverstärkungsverarbeitung, einer Glättungsverarbeitung, einer Filterung, einer Histogramm-Konekturverarbeitung und dergleichen), und sie werden in ein Videosignal umgewandelt. Das Videosignal wird in den Fluoreszenzbild-TV-Monitor 81 eingegeben, und auf der Grundlage des Videosignals wird ein Fluoreszenzbild reproduziert. Die Positionsdaten GF für ungeeignete Pixel werden in den Bildverarbeitungsabschnitt 53 seitens des Positionsdatenspeichers 42 für ungeeignete Pixel eingegeben, und der Bildverarbeitungsabschnitt 53 führt die Bildverarbeitung nicht bezüglich der ungeeigneten Pixel durch. Das bedeutet, daß die den ungeeigneten Pixeln durch den Unterscheidungsabschnitt 51 zugewiesenen Werte so, wie sie sind, in die Videosignal-Verarbeitungsschaltung 60 eingegeben werden.
Das normale Bildsignal, welches in dem Normalbildspeicher 31 gespeichert ist, wird von der Videosignal-Verarbeitungsschaltung 60 in ein Videosignal umgewandelt, und es wird anhand des Videosignals auf dem Normalbild-TV-Monitor 80 ein Normalbild wiedergegeben.
Die Bilddaten für die Unterscheidung, Sh, können durch verschiedene Operationen gewonnen werden, die verschieden sind von der Operation, mit der eine Fluoreszenzintensitäts-Differenz dividiert wird durch die Intensität des gesamten Wellenlängenbereichs. Beispielsweise können die zur Unterscheidung dienenden Bilddaten Sh dadurch erhalten, werden, daß man die Intensität einer Fluoreszenzkomponente nahe bei 480 nm dividiert durch die Intensität einer Fluoreszenzkomponente nahe 630 nm.
Obschon bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die Erfindung Anwendung bei einem System zum Erfassen eines Autofluoreszenzbilds findet, läßt sich die Erfindung auch bei einem System anwenden, welches zum Aufnehmen eines Bildes dient, das durch mittels einer photoempfindlichen Substanz hervorgerufener Fluoreszenz entsteht.
Obschon bei dem obigen Ausführungsbeispiel die Erfindung auf ein Fluoreszenzendoskop angewendet wird, kann die Erfindung auch auf ein Kolposkop, ein Operationsmikroskop und dergleichen angewendet werden.
Obschon bei der oben beschriebenen Ausführungsform das Fluoreszenzbild in drei Wellenlängenbereichen unterteilt wird, nämlich einen Wellenlängenbereich nahe 480 nm, einen Wellenlängenbereich nahe 630 nm und den gesamten Wellenlängenbereich, kann das Fluoreszenzbild auch in andere Wellenlängenbereiche und in eine andere Anzahl von Wellenlängenbereichen unterteilt werden.
Da der Wert des Rauschens, der in dem Wert für jedes Pixel eines Fluoreszenzbildes enthalten ist, entsprechend den Bedingungen wie Temperatur und dergleichen verschieden ist, können verschiedene Werte für Rauschbilddaten Dn(x, y) in dem Rauschpegelspeicher 41 abgespeichert werden, so daß einer der Werte für die Rauschbilddaten abhängig von den Meßbedingungen ausgewählt wird.
Anstatt für jedes Pixel die Rauschbilddaten zu messen, kann ein Mittelwert der Rauschwerte für sämtliche Pixel verwendet werden. Außerdem enthalten die Rauschbilddaten möglicherweise Rauschanteile aufgrund von Staub, der an der Optik haftet, über die die Fluoreszenz in das Fluoreszenzbild-Aufnahmegerät übernommen wird.
Obschon bei der oben beschriebenen Ausführungsform dann, wenn die Intensitäten der Fluoreszenz in den drei Wellenlängenbereichen h1, h2 und h3 für ein Pixel an einer Stelle (X1, Y1), das heißt Dh1(X1, Y1), Dh2(X1, Y1) und Dh3(X1, Y1) kleiner sind als ein vorbestimmter Koeffizient (α), multipliziert mit dem Wert Dn(X1, Y1) der Rauschbilddaten für dasselbe Pixel, das Pixel als ungeeignetes Pixel festgestellt wird, so kann das Pixel auch dann als ungeeignetes Pixel eingestuft werden, wenn ein Wert oder wenn zwei Werte von Dh1(X1, Y1), Dh2(X1, Y1) und Dh3(X1,Y1) kleiner ist/sind als der vorbestimmte Koeffizient (α), multipliziert mit dem Wert Dn(X1, Y1) der Rauschbilddaten für dasselbe Pixel.
Der Koeffizient α kann ein fixer Wert sein oder kann von der Bedienungsperson ausgewählt werden, beispielsweise durch Betätigen eines Wählrads, eines Fußschalters oder dergleichen.
Wenn zu erwarten steht, daß die von einem organischen Gewebe abgegebene Fluoreszenzmenge klein ist und der Wert jedes Pixels gering wird, kann die Fluoreszenzmenge, die von der hochempfindlichen Bildaufnahmeeinrichtung für das Fluoreszenzbild empfangen wurde, vorab ausgelesen werden, beispielsweise durch das sogenannte Binning, so daß man mehrere Pixel (zum Beispiel 2×2 Pixel oder 4×4 Pixel) als ein einziges Pixel behandelt. Das heißt: wenn die oben beschriebene Verarbeitung in diesem Zustand ausgeführt wird, kann die Fluoreszenzmenge offenbar erhöht werden, und ein Teil der Pixel, die ansonsten als ungeeignet eingestuft würden, kann als geeignetes Pixel gehandhabt werden.
Weiterhin können sowohl das Fluoreszenzbild als auch das Normalbild auf einem einzigen TV-Monitor angezeigt werden.
Die Wellenlänge des Anregungslichts Le ist nicht auf eine Wellenlänge in der Nähe von 410 nm begrenzt, sondern kann eine beliebige Wellenlänge sein, solange diese wirksam ist bei dem Veranlassen des organischen Gewebes, Fluoreszenz zu emittieren.
8A und 8B zeigen eine Modifizierung des in 1 gezeigten Endoskops. Bei dieser Modifizierung werden das Weißlicht Wh und das Anregungslicht Le von einer Einzellichtquelle 91 emittiert, die von einer einzigen Spannungsversorgung 90 gespeist wird. Das heißt: die Lichtquelle 91 emittiert Licht in einem Wellenlängenbereich, der den Bereich des Weißlichts Wh und den Bereich des Anregungslichts enthält, und das von der Lichtquelle 91 emittierte Licht wird durch ein Trennfilter 97 geleitet, welches ein Paar halbkreisförmiger Filtersegmente aufweist, wie in 8B zu sehen ist, von denen das eine Licht im Wellenlängenbereich des Anregungslichts Le und das andere Licht im Wellenlängenbereich des Weißlichts Wh durchläßt. Das Trennfilter 97 wird gedreht, damit die Segmente abwechselnd in den optischen Weg des von der Lichtquelle 91 emittierten Lichts eingefügt werden, so daß das Weißlicht Wh und das Anregungslicht Le abwechselnd aus dem Trennfilter 97 austreten. Das Anregungslicht Le aus dem Trennfilter 97 läuft durch einen kubischen Strahlaufspalter 92 mit einer dichroitischen Fläche Fd, die das weiße Licht Wh reflektiert und das Anregungslicht Le durchläßt, und es gelangt über die Kondensorlinse 15 in den Anregungslichtleiter 25-2 (1). Das von dem Trennfilter 97 kommende weiße Licht Wh wird von dem kubischen Strahlaufspalter 92 reflektiert, um auf einen weiteren kubischen Strahlaufspalter 93 aufzutreffen und von diesem reflektiert und über die Kondensorlinse 14 in den Weißlichtleiter 25-1 (1) eingegeben zu werden.
Obschon bei der oben beschriebenen Ausführungsform die CCD-Bildaufnahmeeinrichtung 23 zum Aufnehmen eines normalen Bilds sich am vorderen Ende des Endoskops befindet, kann es auch unter Verwendung einer Bildfaser in der Bildaufnahmeeinheit 300 angeordnet sein. Darüber hinaus kann eine Bildfaser sowie eine Bildaufnahmeeinrichtung gemeinsam zum Aufnehmen eines Fluoreszenzbilds und eines normalen Bilds eingesetzt werden. In diesem Fall sollte vor der Bildaufnahmeeinrichtung ein optisches Filter oder dergleichen angeordnet sein, um das Fluoreszenzbild von dem Normalbild zu trennen.
Außerdem ist in der Einführeinheit 200 eine hochempfindliche Bildaufnahmeeinrichtung 34 für ein Fluoreszenzbild vorgesehen. Darüber hinaus ist es möglich, von einer einzigen Bildaufnahmeeinrichtung Gebrauch zu machen, die in der Einführeinheit 200 gemeinsam zum Aufnehmen eines Fluoreszenzbilds und eines Normalbilds angeordnet ist. In diesem Fall sollte vor der einzelnen Bildaufnahmeeinrichtung ein Mosaikfilter oder dergleichen vorgesehen sein, äquivalent zu dem Farbtrennfilter 37.
Wird als Anregungslichtquelle ein GaN-Halbleiterlaser verwendet, so läßt sich die Vorrichtung in kleiner Baugröße und mit geringem Kostenaufwand ausführen.
Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, daß erfindungsgemäß selbst dann, wenn ungeeignete Pixel, deren Intensitäten einen hohen Rauschanteil enthalten, in den Pixeln enthalten sind, die durch Aufnehmen der Fluoreszenz gewonnen werden, welche von der Probe bei Anregung mit dem Anregungslicht emittiert wird, ein Fluoreszenzbild gewonnen werden kann, welches visuell nicht abträglich durch die ungeeigneten Pixel beeinflußt ist. Darüber hinaus läßt sich die Bildverarbeitungszeit verkürzen, indem bezüglich der ungeeigneten Pixel keine Operation durchgeführt wird.

Claims

Vorrichtung zum Erfassen eines Fluoreszenzbilds, umfassend eine Anregungslicht-Projektionseinrichtung (100, 13, 15) zum Projizieren von Anregungslicht auf eine Probe (1), beispielsweise einen organischen Körper, eine Fluoreszenzintensitäts-Messeinrichtung (300) zum Messen der Intensität in mindestens einem Wellenlängenbereich von Fluoreszenz, die von der Probe bei Anregung durch das Anregungslicht emittiert wird, und eine Betriebsverarbeitungseinrichtung (500) zum Erhalten von Bilddaten, die ein Fluoreszenzbild der Probe repräsentieren, mit Hilfe einer auf der Intensität der Fluoreszenz basierenden Operation, gekennzeichnet durch eine Feststellungseinrichtung (400) zum Feststellen, ob jedes der Pixel, die das Fluoreszenzbild bilden, für die Operation auf der Basis der Intensität der Fluoreszenz jedes Pixels angemessen ist, wobei die Operationsverarbeitungseinrichtung (500) dazu ausgebildet ist, die Operation nur bezüglich angemessenen Pixeln durchzuführen, die als für die Operation angemessen festgestellt wurden, um Werte für angemessene Pixel zu gewinnen, und um nicht angemessenen Pixeln, die als für die Operation nicht adäquat festgestellt wurden, Werte zuzuweisen, die den Teil des Fluoreszenzbilds, der den angemessenen Pixeln entspricht, visuell nicht abträglich beeinflussen, und wobei die Feststellungseinrichtung dazu ausgebildet ist, festzustellen, ob jedes der Pixel für die Operation angemessen ist, indem die Intensität von Fluoreszenz für das Pixel verglichen wird mit dem Wert des Rauschens für das Pixel, erzeugt durch die Fluoreszenzintensitäts-Messeinrichtung (300) selbst, wie sie vorab gemessen und gespeichert wurde.
Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine Bildverarbeitungseinrichtung (60) zum Durchführen der Bildverarbeitung nur bezüglich der angemessenen Pixel.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Probe (1) ein organischer Körper ist und die Fluoreszenz in-vivo-Autofluoreszenz ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Anregungslicht-Projektionseinrichtung (100, 13, 15) einen GaN-Halbleiterlaser (13) als Anregungslichtquelle aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Vorrichtung ein Endoskop (600) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die auf der Intensität der Fluoreszenz basierende Operation eine Unterscheidungsoperation ist, um normales Gewebe von erkranktem Gewebe zu unterscheiden.