JP2001137173A - 蛍光画像測定方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蛍光画像測定方法および装置において、蛍光
収率の測定精度を高め、より正確な蛍光収率画像を取得
する。 【解決手段】 光標準励起光画像メモリ４１に記憶され
た励起光Ｒｅの照射強度分布と、標準参照光画像メモリ
４２に記憶された参照光Ｓａの照射強度分布とに基づい
て、参照光画像データＤｓを得たときの参照光Ｓａの照
射強度分布が励起光Ｒｅの照射強度分布であった場合に
得られたであろう励起光対応参照光画像データＤｒｓを
求める補正演算を、参照光補正演算器４６によって参照
光画像データＤｓに施し、この補正演算が施された励起
光対応参照光画像データＤｒｓと蛍光画像データＤｊと
に基づき蛍光収率画像演算器５３によって蛍光収率画像
を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は励起光を照射するこ
とにより生体組織から発生する蛍光を画像として測定す
る蛍光画像測定方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、励起光の照射により生体組織
内の内在色素から発せられる蛍光を画像として検出し、
この検出された蛍光による画像を分析することにより各
種疾患に伴う組織性状の変化を識別する測定装置が研究
されている。

【０００３】当初、生体組織から発生する蛍光の強度変
化に注目して組織性状の測定を行う研究が行われたが、
生体組織に照射される励起光の照射角度および距離の違
い等により生体組織が受光する励起光の強度が変化し、
それによって発生する蛍光の強度が変化し、強度情報だ
けでは十分な識別能が得られないことがわかり、生体組
織の部位が受光した励起光の強度と、この励起光の受光
により上記部位から発生した蛍光の強度との比率、すな
わち励起光を照射する距離や角度により影響を受けない
値となる蛍光収率を求め、測定部位の組織性状を識別す
る方式等が提案されている。

【０００４】しかし、生体組織の各部位が受光した励起
光の強度を直接検出することは難しく、また励起光の照
射を受けた生体組織によって反射された励起光の強度分
布が生体組織が受光した励起光の強度分布を正しく反映
すれば、この反射された励起光の強度分布を測定するこ
とにより生体組織が受光した励起光の強度分布を求める
ことができるが、蛍光を発生させるために照射する励起
光のうち可視波長領域の短波長側の波長領域の励起光は
生体組織に吸収されてしまうので、反射された励起光の
強度分布を測定しても生体組織が受光した励起光の強度
分布を正しく求めることはできない。そこで、蛍光収率
を求める１つの方策として、生体組織に吸収されない近
赤外光を参照光として生体組織に照射し、この参照光の
照射を受けた生体組織によって反射された近赤外光の強
度分布を検出して生体組織が受光した励起光の強度分布
の代わりとして用いる手法が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、生体組
織に照射される励起光と参照光とでは異なる光源を使用
するので、それぞれの光源から発せられる光の指向性が
異なり、また励起光と参照光とでは波長が異なることか
ら同じ光学系を通して射出しても照射される光の配光特
性が異なるので、参照光が生体組織を照射するときの照
射強度分布を励起光が生体組織を照射するときの照射強
度分布に一致させることは難しい。さらに、励起光と参
照光の配光特性を一致させるように光学系を設計したと
しても、光源ごとの特性の違いおよび光源の経時変化の
影響等により励起光および参照光の配光特性が変化する
ので、参照光の配光特性を常に励起光の配光特性常に一
致させて測定を行うことは困難である。従って、生体組
織が受光した励起光の強度分布を生体組織に照射した参
照光の反射光の強度分布で代用して蛍光収率を求める方
法では必ずしも正確な蛍光収率を求めることはできな
い。

【０００６】なお、この種の課題は生体組織に励起光を
照射した際に発生する蛍光（自家蛍光）、および予め蛍
光診断薬を吸収させた生体組織に励起光を照射した際に
発生する蛍光（薬剤蛍光）に共通する課題である。

【０００７】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであり、蛍光収率の測定精度を高め、より正確な蛍光
収率画像を取得することができる蛍光画像測定方法およ
び装置を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の蛍光画像測定方
法は、励起光の照射を受けた生体組織から発生した蛍光
と、参照光の照射を受けた前記生体組織によって反射さ
れた反射光とをそれぞれ蛍光画像および参照光画像とし
て検出し、前記蛍光画像と前記参照光画像とに基づいて
蛍光収率画像を求める蛍光画像測定方法であって、前記
励起光の照射強度分布と前記参照光の照射強度分布とに
基づいて、前記参照光画像を得たときの前記参照光の照
射強度分布が前記励起光の照射強度分布であった場合に
得られたであろう励起光対応参照光画像を求める補正演
算を前記参照光画像に施し、この励起光対応参照光画像
と前記蛍光画像とに基づいて前記蛍光収率画像を求める
ことを特徴とする。

【０００９】本発明の蛍光画像測定装置は、生体組織に
励起光および参照光を照射する照射手段と、前記励起光
の照射を受けた前記生体組織から発生した蛍光と前記参
照光の照射を受けた前記生体組織によって反射された反
射光とをそれぞれ蛍光画像および参照光画像として検出
する検出手段と、前記蛍光画像と前記参照光画像とに基
づいて蛍光収率画像を求める演算手段とを備えた蛍光画
像測定装置であって、前記演算手段が、前記励起光の照
射強度分布と前記参照光の照射強度分布とに基づいて、
前記参照光画像を得たときの前記参照光の照射強度分布
が前記励起光の照射強度分布であった場合に得られたで
あろう励起光対応参照光画像を求める補正演算を前記参
照光画像に施し、この励起光対応参照光画像と前記蛍光
画像とに基づいて前記蛍光収率画像を求めるものである
ことを特徴とする。

【００１０】前記補正演算は、予め前記励起光の照射強
度分布を前記参照光の照射強度分布で除算して補正係数
を求めておき、この補正係数を前記参照光画像に乗算し
て前記励起光対応参照光画像を求めるものとすることが
できる。

【００１１】なお、前記蛍光は自家蛍光であっても良い
し、薬剤蛍光であっても良い。また、前記参照光として
は、生体組織に吸収される割合の少ない波長領域の光を
用いることが好ましく、例えば、緑色の波長領域より長
波長側の波長を持つ光を用いることが好ましい。

【００１２】また、前記「蛍光収率」とは、生体組織の
部位が受光した励起光の強度と、この励起光の受光によ
り前記部位から発生した蛍光の強度との比率を意味す
る。

【００１３】また、前記励起光対応参照光画像を求める
補正演算は、励起光の照射強度分布と参照光の照射強度
分布とを利用して、参照光画像を得たときの参照光の照
射強度分布が励起光の照射強度分布であった場合に得ら
れたであろう励起光対応参照光画像を求めるものであれ
ばどのような方式を用いても良い。

【００１４】また、前記補正係数は、励起光の照射強度
分布を参照光の照射強度分布で除算した結果に基づいて
求められるものであれば良く、除算結果そのものであっ
ても良いし、除算結果に係数を乗ずる等の種々の演算を
行って求めたものであっても良い。

【００１５】また、前記照射強度分布は、照射される光
自身が備える強度分布であり、照射される光の配光特性
によって決まる分布である。

【００１６】

【発明の効果】本発明の蛍光画像測定方法および装置に
よれば、蛍光画像と参照光画像とに基づいて蛍光収率画
像を求めるにあたり、励起光の照射強度分布と参照光の
照射強度分布とに基づいて、前記参照光画像を得たとき
の前記参照光の照射強度分布が前記励起光の照射強度分
布であった場合に得られたであろう励起光対応参照光画
像を求める補正演算を前記参照光画像に施し、この励起
光対応参照光画像と前記蛍光画像とに基づいて蛍光収率
画像を求めるので、生体組織が受光した正しい励起光の
強度に基づいた蛍光収率画像を求めることができ、蛍光
収率の測定精度が向上し、より正確な蛍光収率画像を取
得することができる。

【００１７】また、前記補正演算を、予め前記励起光の
照射強度分布を前記参照光の照射強度分布で除算して補
正係数を求めておき、この補正係数を前記参照光画像に
乗算して励起光対応参照光画像を求めるものとすれば、
数値に基づいた正確な補正を行うことができより正確な
蛍光収率画像を取得することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施の形
態について図面を用いて説明する。図１は、本発明を内
視鏡に適用した蛍光内視鏡装置の概略構成を示す図であ
る。本実施の形態による蛍光内視鏡装置８００は、３種
類の互いに異なる波長領域の光を射出する光源ユニット
１００、光源ユニット１００から射出された３種類の光
を後述する照射光ファイバ２１を介して生体組織１に照
射し、これらの光の照射を受けた生体組織１によって反
射された反射光による像（以後反射像Ｚｈと呼ぶ）およ
び生体組織１から発生した蛍光による像（以後蛍光像Ｚ
ｊと呼ぶ）等を後述するイメージファイバ２７を介して
伝搬する内視鏡ユニット２００、内視鏡ユニット２００
のイメージファイバ２７によって伝搬された蛍光像Ｚｊ
等を撮像し、デジタル値によって構成される２次元画像
データに変換して出力する撮像ユニット３００、および
撮像ユニット３００から出力された２次元画像データを
演算することにより生体組織の組織性状を表す２次元画
像データを得、この２次元画像データをビデオ信号に変
換して出力する演算ユニット５００を備えてなる。

【００１９】光源ユニット１００には、４１０ｎｍの波
長の励起光Ｒｅを射出する励起レーザ光源１１、７８０
ｎｍの波長の参照光Ｓａを射出する近赤外レーザ光源１
３および白色光Ｗｈを射出するクセノンランプ等からな
るクセノン光源１５が配設されている。励起レーザ光源
１１から射出された励起光Ｒｅは、集光レンズ１２によ
って集光され、４１０ｎｍの波長の光を透過し７８０ｎ
ｍの波長の光を反射する光源ダイクロイックミラ−１７
を透過し、さらに４１０ｎｍ以下および７８０ｎｍの光
を透過し４１０ｎｍと７８０ｎｍとの間の波長の光を反
射するダイクロイックビームスプリッタ１８を透過して
内視鏡ユニット２００の照射光ファイバ２１の端面２１
ａに入射する。近赤外レーザ光源１３から射出された参
照光Ｓａは、集光レンズ１４によって集光され光源ダイ
クロイックミラ−１７により反射されてダイクロイック
ビームスプリッタ１８を透過し照射光ファイバ２１の端
面２１ａに入射する。クセノン光源から射出された白色
光Ｗｈは集光レンズ１６によって集光されダイクロイッ
クビームスプリッタ１８によって反射され照射光ファイ
バ２１の端面２１ａに入射する。

【００２０】内視鏡ユニット２００は、屈曲自在な先端
部２０１と、光源ユニット１００および撮像ユニット３
００が接続された操作部２０２とから構成され、励起光
Ｒｅ、参照光Ｓａおよび白色光Ｗｈを伝搬する照射光フ
ァイバ２１と、蛍光像Ｚｊおよび反射像Ｚｈ等を伝搬す
るイメージファイバ２７とが先端部２０１から操作部２
０２に亘ってその内部に敷設されている。

【００２１】光源ユニット１００から射出され照射光フ
ァイバ２１の端面２１ａに入射した励起光Ｒｅ、参照光
Ｓａおよび白色光Ｗｈは、照射光ファイバ２１の内部を
伝搬して端面２１ｂから射出され生体組織１に照射され
る。

【００２２】励起光Ｒｅが照射された生体組織１から発
生した４１０ｎｍを超え７００ｎｍ近傍に亘る波長領域
の光によって形成される蛍光像Ｚｊは、対物レンズ２６
によってイメージファイバ２７の端面２７ｃに結像さ
れ、イメージファイバ２７内を通して他端の端面２７ｄ
に伝搬される。同様に参照光Ｓａの照射を受けた生体組
織１によって反射されることにより生じた参照光の像
（以後、参照光像Ｚｓと呼ぶ）も対物レンズ２６によっ
てイメージファイバ２７の端面２７ｃに結像されイメー
ジファイバ２７を介して端面２７ｄに伝搬される。

【００２３】また、白色光Ｗｈの照射を受けた生体組織
１によって反射されることにより生じた白色光の像（以
後、白色光像Ｚｗと呼ぶ）は、対物レンズ２２を通して
プリズム２３に入射し、プリズム２３によってその光路
は直角に向きを変え通常像撮像素子２４上に結像され撮
像されて電気的な画像信号に変換され、さらにこの画像
信号はケーブル２５によって操作部２０２を経由して撮
像ユニット３００に電送される。

【００２４】撮像ユニット３００には、イメージファイ
バ２７の端面２７ｄに伝搬された参照光像Ｚｓを撮像す
る光学系と蛍光像Ｚｊを撮像する光学系とが光学系の一
部分を共有してそれぞれ配設されている。

【００２５】参照光像Ｚｓを撮像する光学系には、イメ
ージファイバ２７の端面２７ｄに伝搬された参照光像Ｚ
ｓを撮像器３４上に結像する結像レンズ３１、結像レン
ズ３１と撮像器３４との間に配設され４１０ｎｍおよび
７８０ｎｍの波長の光を透過させ４１０ｎｍと７８０ｎ
ｍとの間の波長の光を反射する撮像ダイクロイックミラ
−３２および撮像ダイクロイックミラ−３２と撮像器３
４との間の光路への出し入れが可能な励起光カットフィ
ルタ３３が配設されている。そして、イメージファイバ
２７の端面２７ｄに伝搬された参照光像Ｚｓは、結像レ
ンズ３１によって撮像器３４上に結像され撮像される。

【００２６】蛍光像Ｚｊを撮像する光学系は、結像レン
ズ３１と撮像ダイクロイックミラ−３２とが上記参照光
像Ｚｓを撮像する光学系と共通に使用され、イメージフ
ァイバ２７の端面２７ｄに伝搬された蛍光像Ｚｊは結像
レンズ３１を通して撮像ダイクロイックミラ−３２に入
射し、撮像ダイクロイックミラ−３２によってほぼ直角
に反射され高感度撮像器３７上に結像され撮像される構
成となっている。

【００２７】撮像器３４によって撮像された参照光像Ｚ
ｓは、電気的な画像信号に変換され、さらにＡ／Ｄ変換
器３５によってデジタル信号に変換されて参照光画像デ
ータＤｓとして演算ユニット５００に出力される。

【００２８】高感度撮像器３７によって撮像された蛍光
像Ｚｊは、電気的な画像信号に変換され、さらにＡ／Ｄ
変換器３８によってデジタル信号に変換されて蛍光画像
データＤｊとして演算ユニット５００に出力される。

【００２９】通常像撮像素子２４によって撮像され撮像
ユニット３００に電送された白色光像Ｚｗの画像信号
は、Ａ／Ｄ変換器３９によってデジタル信号に変換され
通常光画像データＤｔとして演算ユニット５００に出力
される。

【００３０】演算ユニット５００には、撮像ユニット３
００から入力された参照光画像データＤｓと蛍光画像デ
ータＤｊと通常光画像データＤｔとをそれぞれ記憶する
参照光画像メモリ４３と蛍光画像メモリ５１と通常光画
像メモリ５２、蛍光画像データＤｊと後述する励起光対
応参照光画像データＤｒｓとを演算することにより蛍光
収率画像データＤｋｓを求める蛍光収率演算器５３、蛍
光収率演算器５３によって求められた蛍光収率画像デー
タＤｋｓを記憶する蛍光収率画像メモリ５４および通常
光画像メモリ５２に記憶された通常光画像データＤｔと
蛍光収率画像メモリ５４に記憶された蛍光収率画像デー
タＤｋｓとを入力しビデオ信号に変換して出力するビデ
オ信号処理回路５５が配設されている。

【００３１】ビデオ信号処理回路５５から出力されたビ
デオ信号は表示器６００に入力され表示される。

【００３２】上記演算ユニット５００には、励起光の照
射強度分布と参照光の照射強度分布とに基づいて、参照
光画像を得たときのこの参照光の照射強度分布が前記励
起光の照射強度分布であった場合に得られたであろう励
起光対応参照光画像を求める補正演算を前記参照光画像
に施す補正演算部４００が配設されている。この補正演
算部４００には、励起光の照射強度分布データとしての
標準反射励起光画像データＤｈｒおよび参照光の照射強
度分布データとしての標準反射参照光画像データＤｈｓ
をそれぞれ記憶する標準励起光画像メモリ４１および標
準参照光画像メモリ４２、標準励起光画像メモリ４１に
記憶された標準反射励起光画像データＤｈｒと標準参照
光画像メモリ４２に記憶された標準反射参照光画像デー
タＤｈｓとを入力し演算することにより参照光画像デー
タＤｓの値を補正する補正係数を補正係数ルックアップ
テーブルＬＵＴの値として求める除算器４４、除算器４
４によって求められた補正係数ルックアップテーブルＬ
ＵＴの値を記憶する補正係数メモリ４５、参照光画像メ
モリ４３に記憶された参照光画像データＤｓと補正係数
ルックアップテーブルＬＵＴの値とを入力し演算するこ
とにより参照光画像データＤｓの値を補正し励起光対応
参照光画像データＤｒｓを求める参照光補正演算器４６
および参照光補正演算器４６によって求められた励起光
対応参照光画像データＤｒｓを記憶する励起光対応参照
光画像メモリ４７が備えられている。

【００３３】前記標準反射励起光画像データＤｈｒおよ
び標準反射参照光画像データＤｈｓは、本実施の形態に
おいては、上記励起光Ｒｅの波長領域の光および参照光
Ｓａの波長領域の光をほとんど吸収しない白色標準反射
板を用意し、これに前記光源ユニット１００から参照光
Ｓａおよび励起光Ｒｅを照射し、それらの反射光を前記
内視鏡ユニット２００を通して前記撮像器３４によって
受光することにより求めるようにしている。

【００３４】次に、上記実施の形態における作用につい
て説明する。始めに補正係数ルックアップテーブルＬＵ
Ｔの値を求める場合について説明する。まず、内視鏡ユ
ニット２００の対物レンズ２６の合焦範囲に白色標準反
射板２を図２に示すように設置する。

【００３５】そして、励起光カットフィルタ３３をイメ
ージファイバ２７の端面２７ｄと撮像器３４とを結ぶ光
路から取り除き、励起レーザ光源１１から励起光Ｒｅを
射出する。励起レーザ光源１１から射出された励起光Ｒ
ｅは、光源ユニット１００内の光学系を通して照射光フ
ァイバ２１の端面２１ａに入射し他方の端面２１ｂから
射出され白色標準反射板２を照射する。白色標準反射板
２は励起光Ｒｅの受光強度に応じた強度で励起光Ｒｅを
反射し、白色標準反射板２によって反射された励起光の
反射強度分布は標準反射励起光像Ｚｈｒとして対物レン
ズ２６によってイメージファイバ２７の端面２７ｃに結
像され他端の端面２７ｄに伝搬されて撮像ユニット３０
０の撮像器３４上に結像され撮像される。撮像器３４に
よって撮像された標準反射励起光像ＺｈｒはＡ／Ｄ変換
器３５によってデジタル信号に変換され、標準反射励起
光画像データＤｈｒとして標準励起光画像メモリ４１に
記憶される。

【００３６】次に、近赤外レーザ光１３から参照光Ｓａ
を射出する。近赤外レーザ光１３から射出された参照光
Ｓａは光源ユニット１００内の光学系を通して照射光フ
ァイバ２１の端面２１ａに入射し他方の端面２１ａから
射出され白色標準反射板２を照射する。参照光Ｓａが照
射された白色標準反射板２は参照光Ｓａの受光強度に応
じた強度で参照光Ｓａを反射し、白色標準反射板２によ
って反射された参照光の反射強度分布は標準反射参照光
像Ｚｈｓとして対物レンズ２６によってイメージファイ
バ２７の端面２７ｃに結像され端面２７ｄに伝搬されて
撮像ユニット３００の撮像器３４上に結像され撮像され
る。撮像器３４によって撮像された標準反射参照光像Ｚ
ｈｓはＡ／Ｄ変換器３５によってデジタル信号に変換さ
れ、標準反射参照光画像データＤｈｓとして標準参照光
画像メモリ４２に記憶される。

【００３７】標準励起光画像メモリ４１に記憶された標
準反射励起光画像データＤｈｒおよび標準参照光画像メ
モリ４２に記憶された標準反射参照光画像データＤｈｓ
は除算器４４に入力され、それぞれ対応する画素毎に除
算が施され補正係数ルックアップテーブルＬＵＴの値が
求められる。すなわち、位置（ｘ，ｙ）の画素に関し
て、 ＬＵＴ（ｘ，ｙ）＝Ｄｈｒ（ｘ，ｙ）／Ｄｈｓ（ｘ，
ｙ） の演算が行われる。この演算が全ての画素に対して施さ
れ、それぞれの画素位置（ｘ，ｙ）に対応する値が求め
られた補正係数ルックアップテーブルＬＵＴは補正係数
メモリ４５に記憶される。そして、白色標準反射板２を
用いて補正係数の値を求める操作は完了する。

【００３８】次に、生体組織１の蛍光収率画像を測定す
る。生体組織１の蛍光収率画像を求めるには、まず励起
光カットフィルタ３３をイメージファイバ２７の端面２
７ｄと撮像器３４とを結ぶ光路内に挿入し、対物レンズ
２６の合焦範囲に生体組織１が配置されるように内視鏡
先端部２０１の位置を調節する。

【００３９】そして、光源ユニット１００から参照光Ｓ
ａおよび励起光Ｒｅを同時に射出し、照射光ファイバ２
１を通して生体組織１に参照光Ｓａおよび励起光Ｒｅを
照射する。参照光Ｓａの照射を受けた生体組織１によっ
て反射されることにより生じた参照光像Ｚｓ、および励
起光Ｒｅの照射により生体組織１から発生した蛍光によ
る蛍光像Ｚｊは、対物レンズ２６によってイメージファ
イバ２７の端面２７ｃ結像され他端の端面２７ｄに伝搬
される。

【００４０】端面２７ｄに伝搬された参照光像Ｚｓは撮
像器３４によって撮像され、Ａ／Ｄ変換器３５によって
デジタル信号に変換され参照光画像データＤｓとして参
照光画像メモリ４３に記憶される。端面２７ｄに伝搬さ
れた蛍光像Ｚｊは高感度撮像器３７によって撮像され、
Ａ／Ｄ変換器３８によってデジタル信号に変換され蛍光
画像データＤｊとして蛍光画像メモリ５１に記憶され
る。

【００４１】参照光画像メモリ４３に記憶された参照光
画像データＤｓおよび補正係数メモリ４５に記憶された
補正係数ルックアップテーブルＬＵＴは補正演算部４０
０の参照光補正演算器４６に入力され、それぞれ対応す
る画素毎に乗算が施され励起光対応参照画像データＤｒ
ｓの値が求められる。すなわち、位置（ｘ，ｙ）の画素
に関して、 Ｄｒｓ（ｘ，ｙ）＝Ｄｓ（ｘ，ｙ）×ＬＵＴ（ｘ，ｙ） の演算が行われる。この演算が全ての画素に対して施さ
れ、それぞれの画素位置（ｘ，ｙ）に対応する値が求め
られた励起光対応参照画像データＤｒｓは励起光対応参
照画像メモリ４７に記憶される。

【００４２】次に、蛍光画像メモリ５１に記憶された蛍
光画像データＤｊおよび 励起光対応参照画像メモリ４
７に記憶された励起光対応参照画像データＤｒｓは蛍光
収率画像演算器５３に入力され、それぞれ対応する画素
毎に除算が施され蛍光収率画像データＤｋｓの値が求め
られるすなわち、位置（ｘ，ｙ）の画素に関して、 Ｄｋｓ（ｘ，ｙ）＝Ｄｊ（ｘ，ｙ）／Ｄｒｓ（ｘ，ｙ） の演算が行われる。この演算が全ての画素に対して施さ
れ、それぞれの画素位置（ｘ，ｙ）に対応する蛍光収率
の値が求められ蛍光収率画像データＤｋｓとして蛍光収
率画像メモリ５４に記憶される。

【００４３】ここで、上記蛍光収率画像データＤｋｓを
求める作用の詳細について説明する。蛍光収率画像デー
タＤｋｓを求めるためには図３（ａ１）から（ａ４）に
示すように参照光Ｓａを白色標準反射板２に照射したと
きのデータ、励起光Ｒｅを白色標準反射板２に照射した
ときのデータ、参照光Ｓａを蛍光収率画像の測定対象と
なる生体組織の部位Ｂｏに照射したときのデータおよび
励起光Ｒｅを生体組織の部位Ｂｏに照射したときのデー
タを用いる。

【００４４】白色標準反射板２および部位Ｂｏが受光し
た、参照光Ｓａあるいは励起光Ｒｅの強度分布は図３
（ｂ１）から（ｂ４）に示すような分布となる。

【００４５】ここで、蛍光収率は、生体組織の部位が受
光した励起光の強度と、この励起光の受光により前記部
位から発生した蛍光の強度との比率により求められる値
なので、図３（ｂ４）に示す、部位Ｂｏが受光した励起
光Ｒｅの強度分布（以後励起光受光強度分布Ｐｒと呼
ぶ）を画像として検出することができれば蛍光収率を直
ちに求めることができるが、励起光受光強度分布Ｐｒは
直接検出することはできないので、他の検出値で代替す
ることになる。

【００４６】また、照射光ファイバ２１の端面２１ｂか
ら射出される参照光Ｓａと励起光Ｒｅとは配光特性が異
なるので、白色標準反射板２あるいは部位Ｂｏが受光す
る参照光Ｓａの強度分布と励起光Ｒｅの強度分布とは異
なり、本実施の形態においては図３（ｂ１）および（ｂ
２）に示すように参照光Ｓａを受光したときの強度分布
の方が励起光Ｒｅを受光したときの強度分布より滑らか
な分布を示す。

【００４７】この励起光受光強度分布Ｐｒを代替する２
次元画像データを求めるためには、図３（ｃ１）から
（ｃ３）に示されるように参照光Ｓａの照射を受けた白
色標準反射板２に生じた標準反射参照光像Ｚｈｓの強度
分布（図３（ｄ１）参照）、励起光Ｒｅの照射を受けた
白色標準反射板２に生じた標準反射励起光像Ｚｈｒの強
度分布（図３（ｄ２）参照）および参照光Ｓａの照射を
受けた生体組織の部位Ｂｏに生じた参照光像Ｚｓの強度
分布（図３（ｄ３）参照）が用いられる。なお、白色標
準反射板２は参照光Ｓａおよび励起光Ｒｅをほとんど吸
収せず、生体組織の部位Ｂｏは参照光Ｓａを吸収しない
ので、図３（ｄ１）から（ｄ３）に示した標準反射参照
光像Ｚｈｓの強度分布、標準反射励起光像Ｚｈｒの強度
分布および参照光像Ｚｓの強度分布は、前記図３（ｂ
１）から（ｂ３）に示した白色標準反射板２が受光した
参照光Ｓａの強度分布、白色標準反射板２が受光した励
起光Ｒｅの強度分布、部位Ｂｏが受光した参照光Ｓａの
強度分布をそれぞれ反映した強度分布となっており、そ
れぞれ対応する強度分布は一定の定数（例えば反射率
等）を乗ずることにより等しい強度分布とすることがで
きる。

【００４８】また、図３（ｃ４）に示される励起光Ｒｅ
の照射を受けた部位Ｂｏに生じた励起光像Ｚｒの強度分
布（図３（ｄ５）参照）は、生体組織による励起光Ｒｅ
の吸収等の影響を受けるので励起光受光強度分布Ｐｒを
正確に反映した強度分布とはならず、この強度分布によ
って励起光受光強度分布Ｐｒを代替することはできな
い。また、励起光Ｒｅの照射を受けた部位Ｂｏからは、
部位Ｂｏが受光した励起光の強度分布と生体の組織性状
とに応じた強度分布を持つ蛍光が発生し、この蛍光によ
り蛍光像Ｚｊ（図３（ｄ４）参照）が形成される。

【００４９】標準反射参照光像Ｚｈｓの強度分布（図３
（ｄ１）参照）は、撮像器３４によって撮像されデジタ
ル値に変換され標準反射参照光画像データＤｈｓ（図４
（ｅ１）参照）として標準参照光画像メモリ４２に記憶
され、標準反射励起光像Ｚｈｒの強度分布（図３（ｄ
２）参照）は、撮像器３４によって撮像されデジタル値
に変換され標準反射励起光画像データＤｈｒ（図４（ｅ
２）参照）として標準励起光画像メモリ４１に記憶され
る。そして、各画素毎に標準反射励起光画像データＤｈ
ｒの値を標準反射参照光画像データＤｈｓの値で除算す
ることにより補正係数ルックアップテーブルＬＵＴの値
が求められる（図４（ｆ）参照）。このルックアップテ
ーブルＬＵＴは、画像を構成する各画素の位置（ｘ，
ｙ）における参照光Ｓａの受光強度と励起光Ｒｅの受光
強度との比率を表している。

【００５０】一方、参照光像Ｚｓの強度分布（図３（ｄ
３）参照）は、撮像器３４によって撮像されＡ／Ｄ変換
器３５によってデジタル値に変換され参照光画像データ
Ｄｓ（図４（ｅ３）参照）として参照光画像メモリ４３
に記憶される。

【００５１】参照光画像メモリ４３に記憶された参照光
画像データＤｓは、画像を構成する各画素の位置（ｘ，
ｙ）毎にルックアップテーブルＬＵＴ（ｘ，ｙ）の値が
乗算され励起光対応参照画像データＤｒｓが求められる
（図４（ｇ）参照）。この励起光対応参照画像データＤ
ｒｓは、生体組織の部位Ｂｏに照射された参照光の配光
特性が励起光の配光特性と同一だった場合に得られたで
あろう強度分布を表す２次元画像データである。すなわ
ち励起光対応参照画像データＤｒｓの強度分布は、励起
光受光強度分布Ｐｒを反映した強度分布となっており、
一定の定数を乗ずることにより両者を等しい強度分布と
することができる。

【００５２】従って、励起光Ｒｅの照射により生体組織
の部位Ｂｏから発生した蛍光像Ｚｊ（図３（ｄ４）参
照）を高感度撮像器３７により撮像しＡ／Ｄ変換器３８
によってデジタル値に変換された値である蛍光画像デー
タＤｊ（図３（ｅ４）参照）を、上記のようにして求め
られた励起光受光強度分布Ｐｒを代替する励起光対応参
照画像データＤｒｓで除算することにより蛍光収率画像
データＤｋｓを求めることができる（図４（ｈ）参
照）。

【００５３】そして、蛍光収率画像メモリ５４に記憶さ
れた蛍光収率画像データＤｋｓは、通常光画像メモリ５
２に記憶された通常光画像データと共にビデオ信号処理
回路に入力されビデオ信号に変換されて上記２つの２次
元画像データは同時に表示される。

【００５４】なお、生体の組織性状を表す蛍光収率画像
は、蛍光収率の値が大きい方が正常組織で、その値が小
さい方が病変組織として表示されるので、励起光受光強
度分布Ｐｒを代替する２次元画像データは、励起光受光
強度分布Ｐｒに比例する強度分布を表す２次元画像デー
タであればよく、それぞれの値の絶対値は必ずしも一致
する必要はない。

【００５５】また、補正係数ルックアップテーブルＬＵ
Ｔの値は、光源および光学系等の経時変化等に合わせて
その都度測定および演算を行いその値を更新すればよ
い。

【００５６】また、生体組織を測定する場合に照射され
る励起光および参照光と、白色光とは異なるタイミング
で射出されるので、蛍光像および参照光像と、白色光像
とが同時に撮像素子に受光されることはない。

【００５７】また、上記実施の形態では補正係数を
（ｘ，ｙ）座標上の２次元画像データとして求めたが、
参照光および励起光の照射強度が画像の中心に対して回
転対象となっている場合には、図５（ａ１）に示すよう
に（ｒ，θ）座標、あるいは図５（ｂ１）に示すように
（ｒ（ω），θ）座標によって補正係数を求めることに
より参照光補正演算を容易に実施することができる。

【００５８】また、本発明の蛍光画像測定方法および装
置は、蛍光内視鏡に限らずコルポスコープ、手術用顕微
鏡等にも適用することができる。

【００５９】上記のように本発明によれば、蛍光収率の
測定精度を高めることにより、より正確な蛍光収率画像
を取得することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による蛍光内視鏡装置の概
略構成図

【図２】白色標準反射板を用いたの測定を行うときの設
定を示す図

【図３】蛍光収率画像を求める過程を示す図

【図４】蛍光収率画像を求める過程を示す図

【図５】（ｒ，θ）および（ｒ（ω），θ）座標によっ
て補正係数を求める場合の図

【符号の説明】

１ 生体組織 ２ 白色標準反射板 １１ 励起レーザ光源 １２ 集光レンズ １３ 近赤外レーザ光源 １４ 集光レンズ １５ クセノン光源 １６ 集光レンズ １７ 光源ダイクロイックミラ− １８ ダイクロイックビームスプリッタ ２１ 照射光ファイバ ２１ 端面 ２２ 対物レンズ ２３ プリズム ２４ 通常像撮像素子 ２５ ケーブル ２６ 対物レンズ ２７ イメージファイバ ２７ 端面 ２７ 端面 ３１ 結像レンズ ３２ 撮像ダイクロイックミラ− ３３ 励起光カットフィルタ ３４ 撮像器 ３５ Ａ／Ｄ変換器 ３７ 高感度撮像器 ３８ Ａ／Ｄ変換器 ３９ Ａ／Ｄ変換器 ４１ 標準励起光画像メモリ ４２ 標準参照光画像メモリ ４３ 参照光画像メモリ ４４ 除算器 ４５ 補正係数メモリ ４６ 参照光補正演算器 ４７ 励起光対応参照光画像メモリ ５１ 蛍光画像メモリ ５２ 通常光画像メモリ ５３ 蛍光収率演算器 ５４ 蛍光収率画像メモリ ５５ ビデオ信号処理回路 １００ 光源ユニット ２００ 内視鏡ユニット ２０１ 先端部 ２０２ 操作部 ３００ 撮像ユニット ４００ 補正演算部 ５００ 演算ユニット ６００ 表示器 ８００ 蛍光内視鏡装置 Ｗｈ 白色光 Ｒｅ 励起光 Ｓａ 参照光 Ｚｊ 蛍光像 Ｚｈ 反射像 Ｚｓ 参照光像 Ｚｗ 白色光像 Ｄｔ 通常光画像データ Ｄｓ 参照光画像データ Ｄｊ 蛍光画像データ Ｄｋｓ 蛍光収率画像データ ＬＵＴ 補正係数ルックアップテーブル Ｄｒｓ 励起光対応参照光画像データ Ｄｈｒ 標準反射励起光画像データ Ｄｈｓ 標準反射参照光画像データ Ｚｈｒ 標準反射励起光像 Ｚｈｓ 標準反射参照光像

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Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 励起光の照射を受けた生体組織から発生
   した蛍光と、参照光の照射を受けた前記生体組織によっ
   て反射された反射光とをそれぞれ蛍光画像および参照光
   画像として検出し、前記蛍光画像と前記参照光画像とに
   基づいて蛍光収率画像を求める蛍光画像測定方法であっ
   て、 前記励起光の照射強度分布と前記参照光の照射強度分布
   とに基づいて、前記参照光画像を得たときの前記参照光
   の照射強度分布が前記励起光の照射強度分布であった場
   合に得られたであろう励起光対応参照光画像を求める補
   正演算を前記参照光画像に施し、この励起光対応参照光
   画像と前記蛍光画像とに基づいて前記蛍光収率画像を求
   めることを特徴とする蛍光画像測定方法。
2. 【請求項２】 生体組織に励起光および参照光を照射す
   る照射手段と、前記励起光の照射を受けた前記生体組織
   から発生した蛍光と前記参照光の照射を受けた前記生体
   組織によって反射された反射光とをそれぞれ蛍光画像お
   よび参照光画像として検出する検出手段と、前記蛍光画
   像と前記参照光画像とに基づいて蛍光収率画像を求める
   演算手段とを備えた蛍光画像測定装置であって、 前記演算手段が、前記励起光の照射強度分布と前記参照
   光の照射強度分布とに基づいて、前記参照光画像を得た
   ときの前記参照光の照射強度分布が前記励起光の照射強
   度分布であった場合に得られたであろう励起光対応参照
   光画像を求める補正演算を前記参照光画像に施し、この
   励起光対応参照光画像と前記蛍光画像とに基づいて前記
   蛍光収率画像を求めるものであることを特徴とする蛍光
   画像測定装置。
3. 【請求項３】 前記補正演算が、予め前記励起光の照射
   強度分布を前記参照光の照射強度分布で除算して補正係
   数を求めておき、この補正係数を前記参照光画像に乗算
   して前記励起光対応参照光画像を求めるものであること
   を特徴とする請求項２記載の蛍光画像測定装置。