JP2000023903A

JP2000023903A - 蛍光診断用電子内視鏡装置

Info

Publication number: JP2000023903A
Application number: JP11113396A
Authority: JP
Inventors: Koichi Furusawa; 宏一古澤; Tetsuya Utsui; 哲也宇津井
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1998-05-01
Filing date: 1999-04-21
Publication date: 2000-01-25
Anticipated expiration: 2019-04-21
Also published as: JP3574591B2

Abstract

(57)【要約】【課題】イメージインテンシファイアを用いなくても
適正な蛍光診断用画像を得ることができる蛍光診断用電
子内視鏡装置を、提供する。【解決手段】被写体に対して面順次方式にて撮像して得
られた通常観察画像データ及び被写体に対して励起光が
照射された時に得られた蛍光観察画像データは、夫々、
ＰＣへ送られる。ＰＣは、通常観察画像データから輝度
情報を抽出して第１の閾値よりも高い領域を抽出すると
ともに、蛍光観察画像データから第１の閾値よりも高い
第２の閾値よりも低い領域を抽出する。ＰＣは、これら
抽出された両領域に含まれる領域を、異常領域を示す可
能性が高い領域として特定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、生体から発せられ
る自家蛍光に基づいて体腔内を撮像して、生体が正常で
あるか異常であるかの診断に供される画像データを出力
する蛍光診断用電子内視鏡装置に、関する。

【０００２】

【従来の技術】生体に対して特定波長の励起光を照射す
ると、生体から蛍光が発せられることが知られている
(この蛍光は「自家蛍光」と言われる)。さらに、自家蛍
光の緑光領域の強度は生体の異常部位(腫瘍,癌)の方が
正常部位よりも低いので、画像として表されると、異常
部位が正常部位よりも暗く表示されることも、知られて
いる。

【０００３】このような知識をベースに、生体の自家蛍
光を撮像し、生体が正常であるか異常であるかの診断に
供される自家蛍光画像を表示する蛍光診断用電子内視鏡
装置が、提案されている。その一例が、特開平９−７０
３８４号において開示されたものである。

【０００４】この公報に開示された蛍光診断用電子内視
鏡装置では、自家蛍光が非常に微弱な光であることが考
慮され、電子内視鏡の先端部における対物光学系と撮像
素子との間に、自家蛍光を増幅するイメージインテンシ
ファイアが設けられている。従って、この蛍光診断用電
子内視鏡装置によると、イメージインテンシファイアに
よって増幅された自家蛍光の像が撮像素子によって撮像
されるので、明るい自家蛍光画像を得ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに電子内視鏡の先端部にイメージインテンシファイア
が組み込まれると、この先端部の外径が大きくなってし
まう。この先端部は患者の体腔内に挿入される部位であ
るので、この先端部が太くなり過ぎると、患者に負担が
掛かる問題がある。また、イメージインテンシファイア
は比較的高価であるので、イメージインテンシファイア
を電子内視鏡の先端部に組み込むと、蛍光診断用電子内
視鏡装置全体のコストが上昇してしまう問題もある。

【０００６】本発明の課題は、イメージインテンシファ
イアを用いなくても適正な蛍光診断用画像を得ることが
できる蛍光診断用電子内視鏡装置を、提供することであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、以下の構成を採用した。

【０００８】即ち、請求項１記載の発明は、励起光を生
体に照射することによって生じる自家蛍光の画像を撮像
する撮像装置と、前記撮像装置によって撮像された自家
蛍光画像のうち輝度値が所定範囲内である特定領域を検
出する検出部と、前記特定領域を示す画像信号を出力す
る表示制御装置とを、備えた蛍光診断用電子内視鏡装置
である。

【０００９】このように構成されると、検出部が自家蛍
光画像から特定領域を抽出し、表示制御装置がこの特定
領域を示す画像信号を出力するので、ＣＲＴや液晶ディ
スプレイ等の表示装置上でこの特定領域の形状及び位置
を示す画像が表示され得る。従って、検出部が抽出する
特定領域の輝度範囲を生体の異常部位から発せられる自
家蛍光の輝度が属する範囲に設定すれば、異常部位が特
定領域として表示される。このため、イメージインテン
シファイアを有していなくても、適正な蛍光診断用の画
像を蛍光観察用電子内視鏡装置の利用者(医師等)に提供
でき、利用者が適正に自家蛍光に基づく診断を行うこと
ができる。

【００１０】ここに、検出部及び表示制御装置は、例え
ば、ＣＰＵ(中央処理装置)のプログラム実行による機能
として構成でき、また、ＬＳＩやＡＳＩＣ等でも構成で
きる。

【００１１】また、請求項２記載の発明は、請求項１の
検出部が、自家蛍光画像のうち所定の第１の閾値よりも
高い輝度を持つ領域を抽出する第１抽出部と、前記第１
抽出部によって抽出された領域のうち所定の第２の閾値
よりも低い輝度を持つ領域を前記特定領域として抽出す
る第２抽出部とからなることを、特徴とする。

【００１２】また、請求項３記載の発明は、請求項１の
撮像装置が、可視帯域の照明光及び紫外帯域の励起光と
を切り替えて生体に照射する照明装置を有し、可視帯域
の照明光を照射された前記生体の通常観察画像及び前記
励起光が照射された前記生体の自家蛍光画像を夫々撮像
し、前記検出部が、前記通常観察画像から第１の閾値よ
り高い輝度領域を抽出し、前記自家蛍光画像から第２の
閾値より低い輝度領域を抽出し、前記通常観察画像から
抽出された領域のうち、自家蛍光画像から抽出された領
域にも含まれる領域を前記特定領域として検出すること
で、特定したものである。

【００１３】また、請求項４記載の発明は、請求項１の
表示制御装置が、前記特定領域のみが所定の色で示され
た蛍光観察画像を表示するための画像信号を出力するこ
とで、特定したものである。このように構成されると、
被写体となる生体に異常部位があれば、蛍光診断用画像
中において、その異常部位が特定領域として所定の色で
表示される。このため、装置利用者が容易に異常部位か
否かの診断を行うことができる。

【００１４】また、請求項５記載の発明は、請求項３の
表示制御装置が、前記通常観察画像のうち前記特定領域
のみを所定色で示すとともに前記特定領域以外をカラー
で示す蛍光観察画像を表示するための画像信号を出力す
ることで、特定したものである。蛍光観察画像は、その
全体がモノクロで表示されても良いし、特定領域以外が
疑似カラーで表示されても良い。但し、特定領域のみが
所定色で表示されるとともに特定領域以外がカラー表示
されるように構成すれば、診断がより容易になる。

【００１５】また、請求項６記載の発明は、請求項５の
撮像装置が、前記照明装置によって赤,緑,青の各照明光
を順番に前記生体に照射しつつ、各照明光が照射された
時の前記生体の通常観察画像を夫々撮像し、上記表示制
御装置が、前記各照明光が照射された時の前記生体の通
常観察画像に基づいてカラー画像を合成するとともに、
前記自家蛍光画像から前記特定領域のみを抽出した特定
領域画像を生成し、前記カラー画像上に前記特定領域画
像をスーパーインポーズしてなる蛍光観察画像を表示す
るための画像信号を出力することで、特定したものであ
る。

【００１６】また、請求項７記載の発明は、請求項６の
表示制御装置が、前記カラー画像と前記蛍光観察画像と
を同時に表示するための画像信号を出力することで、特
定したものである。このように構成されると、利用者が
二つの画像を対比観察することができるので、生体の正
常／異常の診断が容易に行われ得る。

【００１７】また、請求項８記載の発明は、請求項３の
表示制御装置が、前記通常観察画像を動画として表示す
るための画像信号を出力することで、特定したものであ
る。

【００１８】また、請求項９記載の発明は、請求項７に
おいて、操作者によって操作され、前記通常観察画像の
みを表示するための画像信号と前記通常観察画像及び前
記蛍光診断用画像を同時に表示するための画像信号とを
前記表示制御装置に対して切り替えさせるための切換信
号を生じるスイッチをさらに備えたことで、特定したも
のである。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。〔電子内視鏡装置の構成〕図１は、本実施形態による蛍
光観察用電子内視鏡装置(以下、単に「電子内視鏡装
置」という)１０の概略構成図である。図１において、
電子内視鏡装置１０は、電子内視鏡１１と、電子内視鏡
１１に接続された光源装置１２及びビデオプロセッサ１
３と、ビデオプロセッサ１３に接続されたパーソナルコ
ンピュータ(ＰＣ)１４及びモニタ１５とから、構成され
ている。以下、これらの各装置の説明を、個別に行う。

【００２０】電子内視鏡１１は、図１では挿入部１６の
み図示されているが、実際には、この挿入部の先端近傍
に設けられた湾曲部を湾曲操作するためのダイアルや各
種の操作スイッチが設けられた操作部，光源装置１２に
接続されるライトガイド可撓管等、各種の部品から構成
されている。図１に図示された挿入部１６は、被写体と
しての生体の体腔内に挿入されるパーツであり、この挿
入部１６の先端には、軸方向に沿って少なくとも２本の
貫通孔が開けられた硬質部材からなる先端部（図示略）
が、固定されている。

【００２１】これら二つの貫通孔の挿入部１６先端側の
開口には、夫々、対物光学系１８及び配光レンズ２１が
填め込まれている。この対物光学系１８は、被写体の像
を形成する結像光学系であり、その後方（基端側）に
は、順番に、カットオフフィルタ１９及び固体撮像素子
（ＣＣＤ）１７が固定されている。このカットオフフィ
ルタ１９は、自家蛍光を励起するための励起光(紫外線)
が被写体に照射された際に、この被写体表面で反射して
対物光学系１８を透過した励起光を遮光する。ＣＣＤ１
７は、対物光学系１８による被写体の結像位置に配置さ
れ、信号線１７ａを介してビデオプロセッサ１３に接続
されている。このＣＣＤ１７が対物光学系１８による被
写体像を撮像して得た画像信号は、この信号線１７ａを
介してビデオプロセッサ１３に入力され、このビデオプ
ロセッサ１３によって処理される。

【００２２】一方、配光レンズ２１の基端側には、電子
内視鏡１１の図示せぬライトガイド可撓管及び操作部を
通って挿入部１６に引き通されたライトガイドファイバ
バンドル(以下、「ライトガイド」という)２０の出射端
面が配置されている。このライトガイド２０の入射端面
は、光源装置１２の内部に配置されるので、ライトガイ
ド２０は、光源装置１２から供給される照明光を挿入部
１６の先端まで伝達する。このライトガイド２０の出射
端面から出射された照明光は、配光レンズ２１によって
広げられ、対物光学系１８及びＣＣＤ１７による撮像範
囲を照明する。

【００２３】光源装置１２は、ライトガイド２０に照明
光を供給する装置であり、その内部には、白色光源２２
が設けられている。白色光源２２は、通常観察用の照明
光としての白色光を出射するランプと、このランプから
出射された白色光を収束するリフレクタとから、構成さ
れている。上記したライトガイド２０の入射端面は、白
色光源２２のリフレクタの光軸上において白色光が収束
される位置に配置されているので、白色光源２２から出
射された照明光が効率よくこのライトガイド２０に入射
する。

【００２４】ライトガイド２０と白色光源２２との間に
おける照明光の光路途中には、ＲＧＢ回転フィルタ２３
が配置されている。ＲＧＢ回転フィルタ２３は、等角度
の扇状の平面形状を有するとともに互いの間に遮光部を
挟んで配置されたＲ(赤),Ｇ(緑)及びＢ(青)の三色のカ
ラーフィルタを有しており、図示せぬモータによって等
速度で回転する。従って、ＲＧＢ回転フィルタ２３に組
み込まれた各カラーフィルタは、Ｒ,Ｇ,Ｂの順で、白色
光源２２から発せられた照明光の光路に繰り返し挿入さ
れる。これによって、Ｒ光,Ｇ光及びＢ光の各照明光
が、ライトガイド２０の入射端面に繰り返し入射され、
ライトガイド２０を通って挿入部１６の先端から出射さ
れ、配光レンズ２１を介して被写体を照明する。そし
て、各照明光によって照明された被写体の対物光学系１
８による像（即ち、被写体像）をＣＣＤ１７が撮像し、
ビデオプロセッサ１３がカラー画像として合成する。こ
のようにして、いわゆるＲＧＢ面順次方式による撮像が
行われる。

【００２５】さらに、光源装置１２の内部には、自家蛍
光の励起光としての紫外線を出射するランプとこのラン
プから出射された励起光を収束するリフレクタとから構
成される光源(ＵＶ光源)２４，このＵＶ光源２４から発
せられた励起光をライトガイド２０の入射端面に導く第
１ミラー２５及び第２ミラー２６が、設けられている。
この第１ミラー２５は、通常観察時には、ＵＶ光源２４
から発せられる励起光の光路外に配置され、蛍光診断時
には、励起光の光路内に挿入され、励起光を第２ミラー
２６へ向けて反射する。第２ミラー２６は、通常観察時
には、白色光源２２から出射される照明光の光路外に配
置され、蛍光診断時には、ＲＧＢ回転フィルタ２３とラ
イトガイド２０との間における照明光の光路内に挿入さ
れて、白色光源２２からの照明光を遮光するとともに、
第１ミラー２５によって反射された励起光をライトガイ
ド２０の入射端面へ向けて反射する。以上の構成によ
り、通常観察時にはＲＧＢ回転フィルタ２３を経た照明
光(Ｒ光,Ｇ光,Ｂ光)がライトガイド２０の入射端面に入
射し、蛍光診断時にはＵＶ光源２４から出射された励起
光がライトガイド２０の入射端面に入射する。

【００２６】さらに、光源装置１２は、光源制御部２７
を有している。この光源制御部２７は、例えばＰＣ１４
からの指示に従って、ライトガイド２０に入射される照
明光や励起光の光量を調整するとともに、白色光源２
２,ＲＧＢ回転フィルタ２３,第１ミラー２５及び第２ミ
ラー２６の動作を制御する。また、光源制御部２７は、
ＲＧＢの各カラーフィルタが白色光源２２から出射され
た照明光の光路を通過するタイミングを示す信号(同期
信号)を、ＰＣ１４に与える。

【００２７】ビデオプロセッサ１３は、信号線１７ａに
接続されたスイッチＳＷを有している。スイッチＳＷ
は、二つの出力端子Ｔ１,Ｔ２とこれら各出力端子Ｔ
１，Ｔ２に対して選択的に接触し得るスイッチ片に導通
した入力端子とからなるスイッチであるが、実際にはこ
のような構成のスイッチと等価な電子回路として構成さ
れる。このスイッチＳＷのスイッチ片は、通常観察時に
は出力端子Ｔ１と接触し、蛍光診断時には出力端子Ｔ２
と接触する。スイッチＳＷの出力端子Ｔ１は、アナログ
／デジタル変換器(Ａ／Ｄコンバータ)２８の入力端子に
接続されている。

【００２８】このＡ／Ｄコンバータ２８は、通常観察時
におけるＣＣＤ１７の出力信号(画像信号)をアナログ・
ディジタル変換して、その出力端子に出力する。このＡ
／Ｄコンバータ２８の出力端子は、Ｒメモリ２９,Ｇメ
モリ３０及びＢメモリ３１の夫々の入力端子に接続され
ている。

【００２９】Ｒメモリ２９は、被写体にＲ光が照射され
た際にＣＣＤ１７から出力された画像信号(「Ｒ画像信
号」と称する)を格納する。また、Ｇメモリ３０は、被
写体にＧ光が照射された際にＣＣＤ１７から出力された
画像信号(「Ｇ画像信号」と称する)を格納する。また、
Ｂメモリ３１は、被写体にＢ光が照射された際にＣＣＤ
１７から出力された画像信号(「Ｂ画像信号」と称する)
を格納する。

【００３０】一方、スイッチＳＷの出力端子Ｔ２は、ア
ンプ３２の入力端子に接続されている。このアンプ３２
は、蛍光診断時にＣＣＤ１７から出力された画像信号
(「Ｆ画像信号」と称する)を増幅して、その出力端子に
出力する。このアンプ３２の出力端子は、Ａ／Ｄコンバ
ータ３３の入力端子に接続されている。このＡ／Ｄコン
バータ３３は、アンプ３２によって増幅されたＦ画像信
号をアナログ・ディジタル変換して、その出力端子に出
力する。このＡ／Ｄコンバータ３３の出力端子は、Ｆメ
モリ３４の入力端子に接続されている。このＦメモリ３
４は、Ａ／Ｄコンバータ３３から出力されるＦ画像信号
を格納する。

【００３１】これらＲメモリ２９,Ｇメモリ３０,Ｂメモ
リ３１及びＦメモリ３４の各出力端子は、スキャンコン
バータ３６に接続されている。このスキャンコンバータ
３６の各出力端子は、ＰＣ１４に接続されている。この
スキャンコンバータ３６は、ＰＣ１４から入力される同
期信号に従って、Ｒメモリ２９,Ｇメモリ３０，及び、
Ｂメモリ３１に格納されたＲＧＢの各画像信号を読み出
し、同期をとってＰＣ１４へ向けて出力する。同様に、
スキャンコンバータ３６は、ＰＣ１４から入力される同
期信号に従って、Ｆメモリ３４からＦ画像信号を読み出
し、ＰＣ１４へ向けて出力する。

【００３２】なお、ビデオプロセッサ１３は、マイクロ
コンピュータ(ＭＩＣ)３５を有している。このＭＩＣ３
５は、ＰＣ１４に接続されるとともに、ビデオプロセッ
サ１３の外部に設けられた外部スイッチ３６ａに接続さ
れている。また、ＭＩＣ３５は、スイッチＳＷ,アンプ
３２,Ｒメモリ２９,Ｇメモリ３０,Ｂメモリ３１及びＦ
メモリ３４の各制御端子にも接続されている。このＭＩ
Ｃ３５は、ＰＣ１４からの制御命令に従って、スイッチ
ＳＷのスイッチ片を出力端子Ｔ１及び出力端子Ｔ２の何
れか一方に対して選択的に接触させる。また、ＭＩＣ３
５は、ＰＣ１４からの制御命令に従って、アンプ３２の
増幅率を調整する。また、ＭＩＣ３５は、ＰＣ１４から
入力される同期信号に従って、各Ａ／Ｄコンバータ２
８,３３からの出力信号を、Ｒメモリ,Ｇメモリ,Ｂメモ
リ,Ｆメモリのうち、該当するメモリに格納する。

【００３３】さらに、ビデオプロセッサ１３は、ＰＣ１
４に接続されたディジタル／アナログ変換器(Ｄ／Ａコ
ンバータ)３７を有している。Ｄ／Ａコンバータ３７
は、ＰＣ１４から出力されるＲＧＢ画像信号をディジタ
ル・アナログ変換し、モニタ１５に入力する。これによ
って、モニタ１５には、アナログＲＧＢ画像信号に基づ
く被写体の画像が表示される。

【００３４】ＰＣ１４は、ビデオプロセッサ１３から出
力された各画像信号に対して更に画像処理を施すコンピ
ュータである。このＰＣ１４は、図２のブロックに詳細
に図示されているように、光源装置１２の光源制御部２
７及びビデオプロセッサ１３のＭＩＣ３５に接続された
ＣＰＵ(中央処理装置)３８と、ＣＰＵ３８に接続された
ビデオキャプチャー３９，メモリ部４０及びＶＲＡＭ
(ビデオＲＡＭ)４１とから、構成されている。

【００３５】このビデオキャプチャー３９は、ビデオプ
ロセッサ１３のスキャンコンバータ３６から出力される
ＲＧＢの各画像信号，或いはＦ画像信号を一旦蓄積し、
ＣＰＵ３８からの指示に従ってメモリ部４０に入力す
る。

【００３６】このメモリ部４０は、ビデオキャプチャー
３９から出力されたＲＧＢの各画像信号を格納するメモ
リＭ１(ｍｅｍ＿ＲＧＢ)の領域と、ビデオキャプチャー
３９から出力されたＦ画像信号を格納するメモリＭＦ
(ｍｅｍ＿ＦＬ)の領域と、蛍光診断用画像の作成処理に
使用されるメモリＭ２(ｍｅｍ＿ＲＧＢ２)の領域とに区
別されたＲＡＭ（Random Access Memory）であり、ＣＰ
Ｕ３８による処理に際して使用される。

【００３７】ＶＲＡＭ４１は、ＣＰＵ３８から出力され
たモニタ１５に表示されるべき内容を示すデータ(ＲＧ
Ｂ画像信号)を保持し、ＣＰＵ３８からの指示に従っ
て、保持しているＲＧＢ画像信号をＤ／Ａコンバータ３
７へ出力する。

【００３８】ＣＰＵ３８は、図示せぬＲＯＭ（Read Onl
y Memory）に格納された制御プログラムを実行すること
によって、光源制御部２７,ＭＩＣ３５,ビデオキャプチ
ャー３９,メモリ部４０及びＶＲＡＭ４１の動作を制御
する。

【００３９】以下、上記した構成を有する各装置からな
る電子内視鏡装置の動作例を、ＰＣ１４のＣＰＵ３８に
よる処理に沿って説明する。

【００４０】図３は、ＣＰＵ３８による処理(メインル
ーチン)を示すフローチャートであり、図４は、図３の
Ｓ８にて実行される蛍光診断用画像生成処理のサブルー
チンを示すフローチャートである。図３に示された処理
は、光源装置１２,ビデオプロセッサ１３,及びＰＣ１４
の主電源が夫々投入されることをトリガに、スタートす
る。

【００４１】スタート後、最初に、ＣＰＵ３８は、光源
装置１２を通常観察状態にて動作させる旨の制御命令
を、光源制御部２７に対して与える(Ｓ１)。すると、光
源装置１２の光源制御部２７は、ＵＶ光源２４から出射
された励起光の光路外に第１ミラー２５を待避させると
ともに、白色光源２２から出射された照明光の光路外に
第２ミラー２６を待避させる(図１の破線参照)。続い
て、光源制御部２７は、白色光源２２及びＵＶ光源２４
を点灯させるとともに、ＲＧＢ回転フィルタ２３を回転
させる。そして、光源制御部２７は、ＲＧＢ回転フィル
タ２３の同期信号をＣＰＵ３８に与える。ＣＰＵ３８
は、この同期信号をＭＩＣ３５及びスキャンコンバータ
３６に与える(Ｓ２)。また、ＣＰＵ３８が、スイッチＳ
Ｗのスイッチ片を出力端子Ｔ１に接触させる旨の制御命
令を、ＭＩＣ３５に与える(Ｓ３)。これによって、ＭＩ
Ｃ３５が、スイッチＳＷのスイッチ片と出力端子Ｔ１と
を接触させる。

【００４２】これまでのＳ１からＳ３までの制御が実行
されることにより、白色光源２２から白色照明光が出射
され、この白色照明光は、ＲＧＢ回転フィルタ２３を通
過することによってＲ光,Ｇ光,Ｂ光の各照明光となり、
順番に、ライトガイド２０に入射される。そして、各色
の照明光は、ライトガイド２０を通じて電子内視鏡１１
の先端部まで伝達され、ライトガイド２０の出射端面か
ら出射され、配光レンズ２１によって拡散されつつ、被
写体(即ち、体腔内壁)を順番に照明する。

【００４３】被写体が各照明光によって順番に照射され
ると、被写体からの反射光が対物光学系１８によってＣ
ＣＤ１７の撮像面に被写体の像を結び、この被写体像が
ＣＣＤ１７によって撮像される。すると、ＣＣＤ１７か
ら、各照明光に基づく画像信号(Ｒ画像信号,Ｇ画像信
号,Ｂ画像信号)が、順次出力される。各画像信号は、信
号線１７ａ,スイッチＳＷを経てＡ／Ｄコンバータ２８
に入力され、Ａ／Ｄコンバータ２８によってアナログ・
ディジタル変換され、各メモリ２９，３０，３１の入力
端子に入力される。この時、ＣＰＵ３８からの同期信号
に基づいてＭＩＣ３５が各メモリ２９，３０，３１の制
御端子に対して順番に制御信号を入力する。

【００４４】この制御信号が入力されると、各メモリ２
９，３０，３１は、その時点でＡ／Ｄコンバータ２８か
ら出力されている画像信号を取り込み、次の制御信号が
入力されるまでその画像信号を保持し続ける。従って、
Ｒ画像信号はＲメモリ２９に格納され、Ｇ画像信号はＧ
メモリ３０に格納され、Ｂ画像信号はＢメモリ３１に格
納される。このようにして、Ｒメモリ２９,Ｇメモリ３
０及びＢメモリ３１には、夫々、ＲＧＢの各画像信号が
１画面分記憶される。すると、スキャンコンバータ３６
が、各メモリ２９〜３１からＲＧＢの各画像信号を読み
出し、同期をとってＰＣ１４へ向けて出力する。このよ
うにしてＰＣ１４に送信されたＲＧＢの各画像信号は、
ＰＣ１４のビデオキャプチャー３９に蓄積される。

【００４５】すると、ＣＰＵ３８は、ビデオキャプチャ
ー３９に蓄積されたＲＧＢの画像信号を、順次、メモリ
部４０のメモリＭ１に書き込む(Ｓ４)。その結果、メモ
リＭ１上では、夫々８ビットの輝度値であるＲ画像信
号,Ｇ画像信号及びＢ画像信号から各画素が構成される
２４ビットＲＧＢ画像信号(通常観察画像のデータ)が、
合成される。

【００４６】続いて、ＣＰＵ３８は、メモリＭ１に格納
された通常観察画像のデータ(ＲＧＢ画像信号)を読み出
してＶＲＡＭ４１に書き込む(Ｓ５)。続いて、ＣＰＵ３
８は、ＶＲＡＭ４１に格納されたＲＧＢ画像信号をＤ／
Ａコンバータ３７へ向けて出力させる(Ｓ６)。すると、
Ｄ／Ａコンバータ３７は、ＶＲＡＭ４１から出力された
ＲＧＢ画像信号をディジタル・アナログ変換し、モニタ
１５に供給する。これによって、図５に示すように、モ
ニタ１５の左側の表示領域には、照明光によって照明さ
れた際における被写体(生体)の画像，即ち、通常観察画
像が、カラー表示される。本実施形態では、ＶＲＡＭ４
１からは、例えば１／３０秒毎に１画面分のＲＧＢ画像
信号が出力され、この画像信号に基づく画像がモニタ１
５に表示されるようになっている。このため、モニタ１
５の左側の表示領域には、通常観察画像が動画で表示さ
れる。

【００４７】以上の動作が通常観察時における動作であ
る。図５には、被写体の通常観察画像として、気管の管
空部Ａと、気管の管壁部Ｂとからなる通常観察画像が示
されている。但し、実際には管壁部Ｂには腫瘍部位Ｃが
含まれているが、通常観察画像の輝度分布は図６に示す
通りであるので、この腫瘍部位Ｃは、通常観察画像では
正常部分と殆ど見分けがつかない。

【００４８】次に、蛍光診断時における電子内視鏡装置
１０の動作を説明する。

【００４９】外部スイッチ３６ａが投入されると、ビデ
オプロセッサ１３のＭＩＣ３５は、この投入によって生
じる信号(ＯＮ信号)を検出し、その旨をＰＣ１４(ＣＰ
Ｕ３８)に通知する。一方、ＣＰＵ３８は、上記Ｓ１〜
Ｓ６の処理が終了する毎に、ＭＩＣ３５からＯＮ信号を
検出した旨の通知があったかを判定し(Ｓ７)、なかった
場合には処理をＳ１に戻し、あった場合にはＳ８におい
て、蛍光診断用画像作成処理を実行する。

【００５０】図４は、このＳ８において実行される蛍光
診断用画像作成処理サブルーチンを示すフローチャート
である。このサブルーチンに入ると、ＣＰＵ３８は、最
初に、最新に得られた通常観察画像のデータ(ＲＧＢ画
像信号)を、メモリＭ１に格納させる(Ｓ１０１)。ここ
では、メモリＭ１には、図５に示したのとほぼ同じ通常
観察画像のデータが、格納されたものとする。

【００５１】続いて、ＣＰＵ３８は、光源装置１２を蛍
光観察状態にて動作させる旨の制御命令を、光源制御部
２７に与える(Ｓ１０２)。すると、光源装置１２の光源
制御部２７が、ＵＶ光源２４からの励起光の光路内に第
１ミラー２５を挿入するとともに、この第１ミラー２５
によって反射された励起光をライトガイド２０の入射端
面に向けて反射させる位置に第２ミラー２６を移動させ
る。続いて、ＣＰＵ３８は、スイッチＳＷのスイッチ片
を出力端子Ｔ２に接触させるとともにアンプ３２を起動
させる旨の制御命令を、ＭＩＣ３５に与える(Ｓ１０
３)。これによって、ＭＩＣ３５は、スイッチＳＷのス
イッチ片を出力端子Ｔ２と接触させるとともに、アンプ
３２の制御端子に制御信号を与える。

【００５２】Ｓ１０２及びＳ１０３の制御が実行される
ことにより、ＵＶ光源２４から出射された励起光が、第
１ミラー２５及び第２ミラー２６によって反射され、ラ
イトガイド２０に入射される。そして、この励起光は、
ライトガイド２０を通じて電子内視鏡１１の先端部まで
伝達されて、ライトガイド２０の出射端面から出射さ
れ、配光レンズ２１によって拡散されつつ、被写体に照
射される。すると、被写体たる気管の生体組織から自家
蛍光が発せられる。このとき、生体組織の正常部位から
発する自家蛍光中の緑光帯域成分の強度は腫瘍部位Ｃか
ら発する自家蛍光中の緑光帯域成分の強度よりも高い。

【００５３】この自家蛍光及び励起光の反射光を含む被
写体からの光は、対物光学系１８に入射し、カットオフ
フィルタ１９を透過する。このカットオフフィルタ１９
は紫外帯域の光をカットするので、自家蛍光成分のみが
カットオフフィルタ１９を透過し、ＣＣＤ１７の撮像面
に被写体の像を結ぶ。これによって、ＣＣＤ１７は、励
起光が照射された際における被写体（生体）の画像，即
ち、自家蛍光画像を、撮像する。このとき、生体の正常
部位からの自家蛍光の強度は異常部位からの自家蛍光の
強度よりも高いので、図９に示されるように、ＣＣＤ１
７の各画素のうち正常部位の像を撮像した画素の受光量
は、腫瘍部位Ｃの像を撮像した画素の受光量よりも大き
くなる。そして、ＣＣＤ１７は、これら各画素の受光量
に対応する画像信号(Ｆ画像信号)を出力する。

【００５４】その後、Ｆ画像信号は、信号線１７ａ及び
スイッチＳＷを通ってアンプ３２に伝達され、このアン
プ３２によって増幅され、Ａ／Ｄコンバータ３３にてア
ナログ・デジタル変換され、Ｆメモリ３４に格納され
る。このようにして１画面分のＦ画像信号がＦメモリ３
４に記憶されると、スキャンコンバータ３６が、Ｆメモ
リ３４内部のＦ画像信号をＰＣ１４へ向けて出力する。
これによって、Ｆ画像信号がビデオキャプチャー３９に
蓄積される。

【００５５】すると、ＣＰＵ３８は、ビデオキャプチャ
ー３９に蓄積されたＦ画像信号(自家蛍光画像のデータ)
を、メモリＭＦに格納する(Ｓ１０４)。このようにし
て、ほぼ同一の撮像範囲について、メモリＭ１には通常
観察画像のデータ(ＲＧＢ画像信号)が格納され、メモリ
ＭＦには自家蛍光画像のデータ(Ｆ画像信号)が格納され
る。

【００５６】続いて、ＣＰＵ３８は、この時点でメモリ
Ｍ１に格納されているＲＧＢ画像信号(通常観察画像の
データ)における同じ画素についてのＲ画像信号の輝度
値，Ｇ画像信号の輝度値及びＢ画像信号の輝度値に対し
て所定のマトリックス演算を施すことによって、その画
素全体の輝度値（８ビットで表される二進値）を算出す
る（ＲＧＢ−ＹＣＣ変換）。ＣＰＵ３８は、このように
して全画素について夫々算出された輝度値（Y信号）を
メモリＭ２に書き込む(Ｓ１０５)。その結果メモリＭ２
に格納された画像信号は、図5及び図６に示されるよう
に、管空部Ａの輝度が低く、腫瘍部位Ｃを含む管壁部Ｂ
の輝度が高いものとなる。

【００５７】次に、ＣＰＵ３８は、メモリＭ２に格納さ
れている画像信号の各画素の輝度値を所定の第１閾値
（図６において破線で示される)と比較して、２値化す
る(Ｓ１０６)。即ち、ＣＰＵ３８は、第１閾値より輝度
値が低い画素の、当該輝度値を表す８個のビットを全て
“０”に書き換える。他方、第１閾値より輝度値が高い
画素の、当該輝度値を表す８個のビットを全て“１”に
書き換える。これによって、図７及び図８に示されるよ
うに、管空部Ａと管壁部Ｂとが区分けされ、管壁部Ｂに
対応する画素のみが輝度値“１１１１１１１１”を有す
るようになる。

【００５８】ところで、メモリＭＦには、図９に示すよ
うな輝度値（８ビットで表される二進値）の分布を有す
るＦ画像信号が、格納されている。そこで、ＣＰＵ３８
は、メモリＭ２に格納された各画素の輝度値を構成する
各ビットの値とメモリＭＦに格納された各画素の輝度値
を構成する各ビットの値とについて論理積(ＡＮＤ)演算
を行い、その演算結果をメモリＭＦに上書きする(Ｓ１
０７)。これによって、図10及び図11に示すように、Ｆ
画像信号のうち管空部Ａに対応する部分がマスクされ、
残りの管壁部Ｂ（腫瘍部位Ｃを含む）に対応する部分の
みが元の状態のままとなっている画像信号が、メモリＭ
Ｆに保持されるようになる。なお、このメモリＭＦに格
納された画像信号のうち管壁部Ｂを示す部分の輝度値
は、図11に示すように、正常部位の方が腫瘍部位Ｃより
も高くなっている。

【００５９】次に、ＣＰＵ３８は、メモリＭＦに格納さ
れた画像信号の各画素の輝度値を所定の第２閾値（図11
において破線で示されるように第１閾値よりも大きい
値)と比較して、２値化する(Ｓ１０８)。即ち、ＣＰＵ
３８は、第２閾値よりも低いβ領域及びγ領域に輝度値
が存する画素の、当該輝度値を表す８個のビットを全て
“０”に書き換える。他方、第２閾値より高いα領域に
輝度値が存する画素の、当該輝度値を表す８個のビット
を全て“１”に書き換える。これによって、管壁部Ｂか
ら正常部位のみが抽出され、この正常部位のみが輝度値
“１１１１１１１１”を有するようになる。

【００６０】次に、ＣＰＵ３８は、メモリＭ２に格納さ
れた各画素の輝度値を構成する各ビットの値とメモリＭ
Ｆに格納された各画素の輝度値を構成する各ビットの値
とについて排他ＯＲ演算を行い、その演算結果をメモリ
Ｍ２に上書きする(Ｓ１０９)。これによって、図12及び
図13に示されるように、腫瘍部位Ｃの形状及び位置を示
す画像信号が、メモリＭ２に保持されるようになる。

【００６１】続いて、ＣＰＵ３８は、メモリＭ１に格納
されている画像信号(通常観察画像のデータ)をＶＲＡＭ
４１の左側の領域に書き込む(Ｓ１１０)。次に、ＣＰＵ
３８は、通常観察画像の静止画像と自家蛍光の強度に基
づいて判定された腫瘍部位Ｃの画像（輝度値がβ領域に
属する画素からなる特定領域を示す画像）とを合成した
画像（通常観察画像中に特定領域を青色でスーパーイン
ポーズした画像)を、生成する。即ち、ＣＰＵ３８は、
メモリＭ２に格納されている画像信号中の輝度値が“１
１１１１１１１”である画素（腫瘍部位Ｃに属する画
素）をメモリＭ１にマッピングし、メモリＭ１上におい
て、マッピングされた画素のカラーを例えばＢ(青)に設
定する(Ｓ１１１)。これにより、メモリＭ１上では、通
常観察画像のうちの腫瘍部位Ｃ（異常部位)に対応する
領域が青で示された蛍光診断用画像の静止画データが、
生成される。そして、ＣＰＵ３８は、メモリＭ１に格納
された蛍光診断用画像のデータをＶＲＡＭ４１の右側の
領域に書き込む(Ｓ１１２)。以上のようにしてＶＲＡ
Ｍ４１全体が画像データで満たされると、ＣＰＵ３８
は、ＶＲＡＭ４１の格納内容(モニタ１５に表示すべき
画像を示す画像データ)を、Ｄ／Ａコンバータ３７へ向
けて出力する(Ｓ１１３)。

【００６２】ＶＲＡＭ４１の格納内容は、Ｄ／Ａコンバ
ータ３７を経てモニタ１５に供給される。これによっ
て、モニタ１５の右側の表示領域に、腫瘍部位Ｃを青で
示した蛍光診断用画像の静止画が表示される。

【００６３】その後、ＣＰＵ３８は、光源装置１２及び
ビデオプロセッサ１３を通常観察状態にて動作させる旨
の制御命令を、光源制御部２７及びＭＩＣ３５に与え
(Ｓ１１４)、このサブルーチンを終了させる。Ｓ１１４
の制御命令を受けたＭＩＣ３５は、スイッチＳＷのスイ
ッチ片を出力端子Ｔ１と接触させる。また、光源制御部
２７は、第１ミラー２５及び第２ミラー２６を照明光及
び励起光の光路から退避させる。これによって、電子内
視鏡装置１０が再び通常観察時の状態となり、図１４に
示すように、モニタ１５の左側の表示領域に表示される
通常観察画像が動画となる。〔電子内視鏡装置の使用例〕次に、上述した電子内視鏡
装置１０の使用例を説明する。最初に、電子内視鏡装置
１０の操作者は、光源装置１２,ビデオプロセッサ１３,
ＰＣ１４及びモニタ１５の電源を投入する。これによっ
て、ＰＣ１４のＣＰＵ３８が図３に示したメインルーチ
ンを実行し、モニタ１５の左側の表示領域には、被写体
の通常観察画像が表示される。

【００６４】続いて、操作者は、電子内視鏡１１の挿入
部１６を体腔内に挿入し、モニタ１５に表示される通常
観察画像を観察しながら腫瘍部位Ｃと予想される部位を
探索する。

【００６５】その後、腫瘍部位Ｃと予想される部位がモ
ニタ１５に表示されると(図５参照)、操作者は、外部ス
イッチ３６ａを投入する。すると、ＰＣ１４のＣＰＵ３
８は、図４に示した蛍光診断用画像生成処理を実行す
る。これによって、モニタ１５の右側の表示領域に蛍光
診断用画像が表示される。

【００６６】このとき、蛍光診断用画像に青で表示され
た領域がある場合には、腫瘍部位Ｃと予想される部位が
実際に腫瘍部位である可能性が高く、青で表示された領
域がない場合には、腫瘍部位Ｃと予想される部位が正常
部位である可能性が高い。そして、操作者は、通常観察
画像と蛍光診断用画像とに基づいて、腫瘍部位Ｃと予想
される部位が実際に腫瘍部位か否かの診断を行う。〔実施形態の効果〕本実施形態の電子内視鏡装置１０に
よると、操作者が腫瘍部位Ｃと予想される部位にて外部
スイッチ３６ａを投入すれば、ＰＣ１４のＣＰＵ３８
が、自家蛍光の強度の相違に基づいて、自家蛍光画像か
ら腫瘍部位Ｃ(輝度値がβ領域に属する画素からなる部
位)を抽出し、腫瘍部位Ｃが青で表示された蛍光診断用
画像をモニタ１５に表示させる。このため、操作者は、
腫瘍部位Ｃと予想される部位が実際に主要部であるか否
かを適正に診断することができる。

【００６７】また、本実施形態の電子内視鏡装置１０に
よると、イメージインテンシファイアを有していなくて
も腫瘍部位Ｃを適正に示す蛍光診断画像をモニタ１５に
表示させることができる。このため、電子内視鏡装置１
０の構成を簡易にでき、コストの低減を図ることができ
る。特に、イメージインテンシファイアを電子内視鏡の
先端部に配置する必要がないので、電子内視鏡の先端部
が太くなってしまうのを防止することができ、患者の負
担を軽減することができる。

【００６８】なお、本実施形態では、メモリＭ１に格納
された通常観察画像のうち腫瘍部位（自家蛍光画像にお
いて輝度値がβ領域に属している部位）に対応する領域
を青で示した蛍光診断用画像をモニタ１５に表示させる
構成としたが、メモリＭＦに格納された自家蛍光画像の
うちの腫瘍部位（自家蛍光画像において輝度値がβ領域
に属している部位）を青で示した蛍光診断画像をモニタ
１５に表示させるようにしても良い。

【００６９】また、本実施形態では、蛍光診断時におけ
るＣＣＤ１７の出力信号をアンプ３２で増幅する構成と
したが、アンプ３２の他にフレーム加算を用いてＣＣＤ
１７の出力信号を増幅しても良い。

【００７０】

【発明の効果】本発明による蛍光診断用電子内視鏡装置
によれば、イメージインテンシファイアを有していなく
ても、適正な蛍光診断用の画像を得ることができ、蛍光
診断用電子内視鏡装置の構成を簡易にすることができる
とともに、コストの低減を図ることができる。

【００７１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態である蛍光診断用電子内視
鏡装置の構成図

【図２】図１に示したＰＣの構成図

【図３】図２に示したＣＰＵによる処理のメインルーチ
ンを示すフローチャート

【図４】図３に示した蛍光診断用画像生成処理サブルー
チンを示すフローチャート

【図５】通常観察画像の表示例を示す図

【図６】通常観察画像における輝度分布を示すグラフ

【図７】第１閾値に基づく二値化後の通常観察画像の表
示例を示す図

【図８】第１閾値に基づく二値化後の通常観察画像にお
ける輝度分布を示すグラフ

【図９】自家蛍光画像における輝度分布を示すグラフ

【図１０】論理積処理後の自家蛍光画像の表示例を示す
図

【図１１】論理積処理後の自家蛍光画像における輝度分
布を示すグラフ

【図１２】第２閾値に基づく二値化後の自家蛍光画像の
表示例を示す図

【図１３】第２閾値に基づく二値化後の自家蛍光画像に
おける輝度分布を示すグラフ

【図１４】モニタ上に表示される画面例を示す図

【符号の説明】

１０蛍光診断用電子内視鏡装置１１電子内視鏡１２光源装置１３ビデオプロセッサ１４パーソナルコンピュータ１７ＣＣＤ３６外部スイッチ３８ＣＰＵ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年９月２９日（１９９９．９．２
９）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３】このような知識をベースに、世界に先駆け
て、東京医科大学の加藤治文教授より、生体の自家蛍光
を撮像し、生体が正常であるか異常であるかの診断に供
される自家蛍光画像を表示する蛍光診断用の電子内視鏡
装置が発案され、この発案に基づいて、本件出願人が開
発を推し進め、その結果として、生まれた一例が、特開
平９−７０３８４号において開示されたものである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】励起光を生体に照射することによって生じ
る自家蛍光の画像を撮像する撮像装置と、前記撮像装置によって撮像された自家蛍光画像のうち、
輝度値が所定範囲内である特定領域を検出する検出部
と、前記特定領域を示す画像信号を出力する表示制御装置と
とを備えたことを特徴とする蛍光診断用電子内視鏡装
置。
【請求項２】前記検出部は、自家蛍光画像のうち所定の
第１の閾値よりも高い輝度を持つ領域を抽出する第１抽
出部と、前記第１抽出部によって抽出された領域のうち
所定の第２の閾値よりも低い輝度を持つ領域を前記特定
領域として抽出する第２抽出部とからなることを特徴と
する請求項１記載の蛍光診断用電子内視鏡装置。
【請求項３】前記撮像装置は、可視帯域の照明光及び紫
外帯域の励起光とを切り替えて生体に照射する照明装置
を有し、可視帯域の照明光を照射された前記生体の通常
観察画像及び前記励起光が照射された前記生体の自家蛍
光画像を夫々撮像し、前記検出部は、前記通常観察画像から第１の閾値より高
い輝度領域を抽出し、前記自家蛍光画像から第２の閾値
より低い輝度領域を抽出し、前記通常観察画像から抽出
された領域のうち、自家蛍光画像から抽出された領域に
も含まれる領域を前記特定領域として検出することを特
徴とする請求項１記載の蛍光診断用電子内視鏡装置。
【請求項４】前記表示制御装置は、前記特定領域のみが
所定の色で示された蛍光観察画像を表示するための画像
信号を出力することを特徴とする請求項１記載の蛍光診
断用電子内視鏡装置。
【請求項５】前記表示制御装置は、前記通常観察画像の
うち前記特定領域のみを所定色で示すとともに前記特定
領域以外をカラーで示す蛍光観察画像を表示するための
画像信号を出力することを特徴とする請求項３記載の蛍
光診断用電子内視鏡装置。
【請求項６】前記撮像装置は、前記照明装置によって
赤,緑,青の各照明光を順番に前記生体に照射しつつ、各
照明光が照射された時の前記生体の通常観察画像を夫々
撮像し、前記表示制御装置は、前記各照明光が照射された時の前
記生体の通常観察画像に基づいてカラー画像を合成する
とともに、前記自家蛍光画像から前記特定領域のみを抽
出した特定領域画像を生成し、前記カラー画像上に前記
特定領域画像をスーパーインポーズしてなる蛍光観察画
像を表示するための画像信号を出力することを特徴とす
る請求項５記載の蛍光診断用電子内視鏡装置。
【請求項７】前記表示制御装置は、前記カラー画像と前
記蛍光観察画像とを同時に表示するための画像信号を出
力することを特徴とする請求項６記載の蛍光診断用電子
内視鏡装置。
【請求項８】前記表示制御装置は、前記通常観察画像を
動画として表示するための画像信号を出力することを特
徴とする請求項３記載の蛍光診断用電子内視鏡装置。
【請求項９】操作者によって操作され、前記通常観察画
像のみを表示するための画像信号と前記通常観察画像及
び前記蛍光診断用画像を同時に表示するための画像信号
とを前記表示制御装置に対して切り替えさせるための切
換信号を生じるスイッチをさらに備えたことを特徴とす
る請求項７記載の蛍光診断用電子内視鏡装置。