JP2003265405A - 生体内画像化システム、生体内画像を取得するための方法、ならびに画像を呈示するためのシステムおよび方法 - Google Patents

生体内画像化システム、生体内画像を取得するための方法、ならびに画像を呈示するためのシステムおよび方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ３次元情報または表面配向情報を含む生体内
画像を取得および観察する。 【解決手段】 生体内部位を複数の光源で照らし、その
結果生じる反射像を用いて、生体内部位についての３次
元情報または表面配向情報を生成することができる。こ
のシステムは嚥下可能カプセルを含み得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】この発明は、生体内画像化装置ならび
に、たとえば身体の内腔を画像化するためのシステムお
よび方法に関する。より特定的にこの発明は、生体内の
部位の表面配向の、立体的または３次元的な画像および
判定をもたらす装置および方法に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】身体の内腔を検査するためのさまざまな
生体内測定システムが当該技術で公知である。最も一般
的な種類のシステムは内視鏡である。内視鏡は、管（硬
質または軟質）と、光学系などその他の器具とを含む装
置であり、身体内に導入されて体内を観察する。飲み込
むことができるカプセルを用いて画像を取得する生体内
撮像システムが存在する。このようなシステムの１つで
は、カプセルが胃腸管を通過する間に撮像システムが胃
腸管の画像を取得し、これを外部の記録装置へ送信す
る。
【０００３】内視鏡、嚥下可能カプセルおよびその他の
画像化システムなどの装置は典型的に、たとえば胃腸管
などの体腔の２次元的な画像をもたらす。したがって、
部位の表面配向および３次元的特質は容易に判定するこ
とができない。体腔に存在する或る構造または状態の特
質は３次元的であり、これの入手および呈示はその診断
または理解の助けとなる。たとえば胃腸管では、たとえ
ばポリープ、病変、開放創または潰瘍、腫脹、または絨
毛の異常なパターンなどの観察は、３次元的な、表面配
向または画像深度についての情報によって向上するであ
ろう。ここで対象または表面の表面配向は、対象または
表面の３次元的な様相についての情報を含むことを意図
しており、これには出っ張り、突出部、隆起部、凹み、
および窪みが含まれるがこれらに限定はされない。
【０００４】ヨカタ（Yokata）による米国特許第４，６
５６，５０８号に記載のものなど、３次元的測定を可能
にするいくつかの内視鏡が存在する。しかしながらこの
ようなシステムはかなり複雑で高価なものであり、さら
に十分な空間を必要とするため、嚥下可能画像化システ
ムなどのより小さな画像化システムとともに用いること
ができない。さらに、このようなシステムでは表面特徴
の再構成がより困難となる。
【０００５】したがって、観察する構造の３次元的な様
相を、効果的かつ容易に取得する生体内画像化システム
が必要とされている。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第４，６５６，５０８号
【０００７】
【発明の概要】この発明のシステムおよび方法の一実施
例は、立体的、３次元的な表面配向情報または画像深度
情報を含む生体内画像を提供する。生体内の部位は複数
の光源によって照明され、その結果生じた反射像を用い
て生体内部位についての３次元情報または表面配向情報
をもたらすことができる。一実施例でこのシステムは嚥
下可能カプセルを含む。
【０００８】一実施例では、生体内部位を画像化するた
めのシステムは、少なくとも撮像装置および複数の照明
源を含む嚥下可能カプセルを含み、ここで複数の照明源
の各々は別々の期間に動作させられる。複数の照明源の
うち少なくとも２つは、異なった角度から生体内部位を
照明するよう構成され得る。複数の照明源のうち少なく
とも１つは、複数の照明源のうち異なる１つによりもた
らされる照明レベルとは異なった照明レベルをもたらし
得る。一実施例では、複数の照明源の各々は同じスペク
トルの照明をもたらし得る。カプセルは送信機を含むこ
とができ、さらに電池を含み得る。カプセルは、選択的
な態様で照明源を制御するよう構成された制御装置を含
み得る。このシステムは、送信された画像データを受信
するよう構成された受信ユニットを含み得る。システム
は、３次元および表面配向情報を描く単一の画像を画像
対から作成するよう構成されたプロセッサを含み得る。
【０００９】異なった照明源は、たとえば赤外光、紫外
光、白色光またはその他の照明をもたらし得る。
【００１０】一実施例では、生体内部位を画像化するた
めの生体内画像化システムは、少なくとも撮像装置およ
び複数の照明源を含む嚥下可能カプセルを含み、ここで
複数の照明源の各々は異なったスペクトルをもたらし得
る。カプセルは送信機を含み得る。カプセルはモザイク
フィルタを含み得る。このシステムは、送信された画像
データを受信するよう構成された受信装置を含み得る。
プロセッサは、３次元および表面配向情報を描く単一の
画像を画像対から作成するよう構成され得る。
【００１１】一実施例では、生体内画像を取得するため
の方法は、生体内部位を１組の照明源で非同時的に照明
するステップと、嚥下可能カプセル内に収められた撮像
装置を用いて部位の１組の画像を取得するステップとを
含み、画像組にある少なくとも２つの画像は異なったサ
ブセットの照明源を用いて照明される。この方法は無線
リンクを通じて画像を送信するステップを含み得る。方
法は区画化されたフィルタを通じて光を通過させるステ
ップを含み得る。生体内部位を照明するステップは、少
なくとも２つの異なった照明レベルで照明するステップ
を含み得る。
【００１２】一実施例では、生体内画像を取得するため
の方法は、生体内部位を少なくとも２つの照明源で照明
するステップを含み、前記照明源は異なったスペクトル
を生じさせ、この方法はさらに、嚥下可能カプセル内に
収められた撮像装置を用いて部位の１組の画像を取得す
るステップを含む。この方法は無線リンクを通じ画像を
送信するステップを含み得る。一実施例では、少なくと
も２つの照明源のスペクトルの内容は同じであり、この
方法は、照明源のうち第１の照明源を用いて第１の画像
を取得する際に第３の照明源から照明を与えるステップ
を含み、ここで第３の照明源からの照明は、そのスペク
トルの内容において第２の照明源のそれと異なる。
【００１３】一実施例では、生体内部位を画像化するた
めの生体内画像化システムは、生体内部位を画像化する
ための、嚥下可能カプセルを含む生体内画像化システム
を含み、カプセルは撮像装置と複数の照明源とを含み、
ここで複数の照明源は互いから隔てられて選択的に動作
可能であるため、複数の照明源からの照明によって生じ
た複数の反射像を組合わせることで生体内部位の３次元
的様相についての情報が得られる。複数の照明源の各々
は別々の期間に、またはこれに代えて同じ期間に動作さ
せられ得る。複数の照明源のうち少なくとも１つは、複
数の照明源のうち異なる１つによってもたらされた照明
のスペクトルとは異なるスペクトルでの照明をもたらし
得る。これに代えて、各照明源は同じスペクトルの照明
をもたらし得る。
【００１４】一実施例では、生体内部位を画像化するた
めの生体内画像化システムは、撮像装置、送信機および
複数の照明源を含み、複数の照明源のうち少なくとも１
つは、複数の照明源のうち少なくとも第２の照明源によ
ってもたらされた照明とは異なるスペクトルでの照明を
もたらす。
【００１５】一実施例では、生体内部位を画像化するた
めの生体内画像化システムは、撮像装置、送信機および
複数の照明源を含み、ここで各照明源は異なった角度か
らの光をもたらし、各照明源は選択的に動作可能であ
る。一実施例では、複数の照明源の各々は別々の期間に
動作させられる。
【００１６】一実施例では、画像を呈示するためのシス
テムは、生体内撮像装置からの一連の画像を受入れるプ
ロセッサを含み、一連の画像は表面配向情報を含み、プ
ロセッサはさらに、グラフィック画像を出力して、使用
者が画像の表面配向の様相を知覚できるようにこのよう
な画像を使用者に対して表示する。生体内撮像装置はカ
プセル内に収められ得る。各画像についての表面配向情
報は少なくとも複数のサブ画像によって記録でき、各サ
ブ画像は異なった照明の遠近法的関係（perspective）
を用いた部位の画像を含む。
【００１７】一実施例では、画像を呈示するためのシス
テムは、生体内撮像装置から一連の画像を受入れるプロ
セッサ手段を含み、一連の画像は表面配向情報を含み、
プロセッサはさらに、グラフィック画像を出力して、使
用者が立体情報を知覚できるようにこのような画像を使
用者に対して表示する。
【００１８】一実施例では、画像を呈示するための方法
は、生体内撮像装置から一連の画像を受入れるステップ
を含み、一連の画像は表面配向情報を含み、この方法は
さらに、グラフィック画像を出力して、使用者が画像の
表面配向の様相を知覚できるようにこのような画像を使
用者に対して表示するステップを含む。生体内撮像装置
はカプセル内に収められ得る。各画像についての表面配
向情報は、少なくとも複数のサブ画像によって記録で
き、各サブ画像は異なった照明の遠近法的関係を用いた
部位の画像を含む。
【００１９】［詳細な説明］以下の記載によりこの発明
のさまざまな局面を説明する。この発明の完全な理解を
可能にするために、説明上特定の構成および詳細を記載
する。しかしながら、当業者であればこの発明はここに
呈示された特定の詳細なしに実施され得ることが明らか
であろう。さらに、この発明を不明瞭にすることを避け
るために、周知の特徴点を省略または簡略化することが
ある。
【００２０】この出願の共通の譲受人に譲渡されここで
引用により援用される米国特許第５，６０４，５３１号
の実施例では、嚥下可能カプセルによって運ばれる生体
内カメラシステムが説明されている。別の生体内画像化
システムが、この出願の共通の譲受人に譲渡されここで
引用により援用される、２００１年９月１３日公開の国
際出願公開第０１／６５９９５号に記載されている。こ
の発明のシステムおよび方法の実施例は、米国特許第
５，６０４，５３１号および／または国際出願公開第０
１／６５９９５号に記載の装置および方法とともに用い
ることができるが、この発明の実施例は他の構成を有す
る他の生体内画像化システムと用いてもよい。
【００２１】図１を参照すると、この図はこの発明の一
実施例に従う生体内画像取得装置を示す。例示的な一実
施例では、生体内画像取得装置はカプセル１であり、こ
れは、身体の内腔を照明するための発光ダイオード（Ｌ
ＥＤ）などの複数の照明源１２および１２′と、生体内
部位１００の画像を入手するためのＣＭＯＳ撮像装置な
どの撮像装置１４とを含む。画像取得装置が、胃腸管を
通じて動くカプセル１である一実施例では、取得される
生体内部位１００のビューは画像取得装置の動きととも
に変化する。部位１００のビューの表現は、周期的に、
立体的、３次元的な表面配向情報または画像深度情報を
含むように取得されることが好ましい。照明源１２およ
び１２′ならびに撮像装置１４は光学窓８の後ろに位置
づけられることが好ましい。たとえばレンズもしくは鏡
（図示せず）を含む、または光学窓８を含む光学系は、
反射された電磁エネルギを撮像装置に対して集束する助
けとなることができる。制御ユニット５は照明源１２お
よび１２′の各々ならびに撮像装置１４に接続され、照
明源１２および１２′の各々による生体内部位の、好ま
しくは重複しない周期的な照明を、撮像装置１４による
画像の取得と同期させる。カプセルは好ましくは、カプ
セル１にある要素に電力を供給する電池などの電源１６
と、撮像装置１４により入手された画像、およびことに
よるとその他の情報を、無線リンクを通じ受信装置（図
２）へ送信するための、送信機およびアンテナ１８とを
含む。制御ユニット５は、構成要素の制御を可能にする
ものであれば、どの種類のデバイスまたはコントローラ
であってもよい。たとえば、マイクロチップ、マイクロ
コントローラ、または遠隔コマンドで動作する装置を用
いることができる。
【００２２】例示的な一実施例では、照明源１２および
１２′により生じる照明は実質的に白色の光であるが、
これに代わる実施例では異なる照明を生じさせることも
ある。たとえば、赤外光、赤色光、青色光または緑色光
を生じさせることがある。さらに、一実施例で照明源１
２および１２′は同じ照明スペクトルを生じさせ、これ
に代わる実施例では各々の照明源は異なったスペクトル
を生じさせ得る。照明源１２および１２′の各々は、た
とえば電燈またはＬＥＤなどの個別の光源であっても、
ＬＥＤリングとなったいくつかのＬＥＤなどの光源組で
あっても、または重複する光源組であってもよい。
【００２３】好ましくは、患者はカプセル１を飲み込
み、カプセルは患者の胃腸管を通り抜ける。好ましく
は、カプセル１は画像を取得する嚥下可能カプセルであ
るが、別種の装置であってもよく、画像情報に追加され
る情報を収集できる。たとえば、この発明の一実施例に
従うシステムおよび方法は、患者の腹部内に埋め込まれ
た装置を採用できる。さらに、カプセルを含む一実施例
では、異なった構成の構成要素およびシステムがカプセ
ル内に含まれ得る。たとえば制御ユニットを送信機内に
組込むことがあり、さらにＣＭＯＳ撮像装置以外の撮像
装置を用いることもできる。
【００２４】例示的な一実施例では、カプセル１が患者
の胃腸管を通り抜ける間に、カプセル１は画像およびこ
とによるとその他のデータを、患者の身体の外側に位置
するデータ受信およびデータ処理構成要素に送信する。
好ましくは、異なった照明源を用いた２つの画像が２０
ミリ秒だけ隔てて取得され、カプセル１に記憶される１
バーストの情報として送信される。１秒後にさらなる２
つの画像が取得される。他の時間差分を用いてもよい。
２つの画像は、２つの別々の画像として送信されても、
またはこれに代えて、送信前に処理および混合（interl
ace）または組合わせられて１つの画像となってもよ
い。画像は、送信前にビットまたは画素で交互配置（in
terleave）することで組合わせても、または他で交互配
置もしくは組合わせてもよい。これに代えて画像を公知
の方法で多重化することもできる。代替実施例では他の
画像化レートおよび他のタイミング方式を用いることも
ある。カプセル１は胃腸管を通じ（ことによると定常の
期間で）動くため、典型的に各画像フレームは異なり、
これにより生体内部位１００の連続した画像は異なる。
【００２５】図２を参照すると、この図はこの発明の一
実施例に従う生体内画像化システムの概略図を示す。患
者の体外の１つ以上の場所に、画像取得装置から画像情
報を受信するための画像受信機２０、画像受信機２０で
画像データを記憶するための画像受信機記憶ユニット２
２、画像データを処理するためのデータプロセッサ２
４、データプロセッサ２４により用いられる画像データ
を記憶するためのデータプロセッサ記憶ユニット２６、
および、主にカプセル１により送信され画像受信機２０
により記録された画像を表示するための画像モニタ２８
が位置付けられる。画像受信機２０はアンテナまたはア
ンテナ列１５を含むことが好ましい。好ましくは、画像
受信機２０および画像受信機記憶ユニット２２は小さく
携帯式のものであり、画像の記録中に患者の身体に着用
される。好ましくは、データプロセッサ２４、データプ
ロセッサ記憶ユニット２６およびモニタ２８は、パーソ
ナルコンピュータまたはワークステーションの或る部分
であり、これはプロセッサ２４、メモリ、ディスクドラ
イブ、および入出力装置などの標準的な構成要素を含む
が、これに代わる構成もまた可能である。この発明の実
施例に従う生体内画像取得装置からの画像およびその他
のデータを取得、処理および記録するために、他のシス
テムを用いることもできる。たとえば、生体内画像取得
装置をワイヤで記録装置に取付けることができる。
【００２６】或る実施例で画像取得装置は、好ましくは
選択的に動作可能または切換可能な複数の光源を含み、
これらは生体内部位の３次元的な様相を取得するため
の、安価で容易でありかつコンパクトなシステムを可能
にする。光源は高速の態様で選択的に動作可能であるこ
とが好ましい。この発明の一実施例では、生体内部位の
３次元データ（たとえば画像深度データ）および表面配
向データは、生体内部位に対し各々が異なった角度また
は配向にある複数の照明源から部位を照明することで入
手される。異なった角度または配向からの照明は、照明
源を互いに隔てることによって、または照明を異なった
方向で生じさせる照明源をまとめて位置付けるなど代替
の方法によって達成され得る。
【００２７】このような実施例の１つでは、同じ部位か
ら反射された照明により生じる異なった画像は、組合わ
されることも、別々に観察されることも、ともに観察さ
れることも、または部位の３次元的な様相についての情
報を使用者に与えるように処理されることもある。一実
施例では、各光源は選択的に動作可能であり、異なった
期間の間部位を照明する。これら期間は別々であって
も、または重複してもよい。別の実施例では、光源は照
明を同時に与え得る。異なった時間に多数の光源で照明
される場合、照明期間の各々の間に部位の画像が入手さ
れ、各画像は照明源の各々から部位に対するそれぞれの
角度で照明された部位を描く。周期的な照明の各々の間
に入手された画像は異なった遠近法的関係を描く。部位
の表面にある突出部および凹凸により引き起こされる
影、ならびに表面トポグラフィの陰影および色づけは、
各画像において異なる。たとえば、照明源の角度に依存
して影のサイズおよび方向は変化する。
【００２８】代替実施例では、照明源を完全にオンまた
は完全にオフに選択的に動作させる代わりに、或る光源
を減光させたり、またはその照明を或る時間で変化させ
ることによって、表面配向および３次元情報の取得を可
能にする効果をもたらすことができる。さらに実施例に
よっては、さまざまな照明源は異なった照明スペクトル
（たとえば赤、緑または青のスペクトル、赤外スペクト
ルまたは紫外スペクトル）をもたらすこともある。この
ような実施例では、異なったスペクトルを有する各々の
チャネルについて照明の方向が異なるように、もたらさ
れる照明を整えることもある。
【００２９】画像は、生体内部位の表面配向についての
データを入手するために処理されて、３次元または表面
配向データの表示を可能にする形式で使用者に呈示され
得る。好ましくは、この発明の実施例に従うシステムお
よび方法は、広いスペクトルの電磁エネルギを利用し、
複数の画像センサの使用を必要とせず、このため既存の
生体内画像化システムをこのような実施例で容易に利用
できる。これに代わる実施例では、多数の画像センサを
用いることもできる。
【００３０】好ましくは、情報は各々のビューまたは部
位につき複数のサブ画像を含むように集められ、各々の
サブ画像は異なった照明の遠近法的関係を用いた部位の
画像を含む。図１を参照して、生体内部位１００は凹凸
１１０を含み、ポリープ１２０などの病変を含み得る。
凹凸１１０およびポリープ１２０は３次元的特徴を有す
る。動作中、照明源１２からの可視光線などの電磁放射
は、第１の期間中に第１の角度で生体内部位１００を照
明する。撮像装置１４が同期されて、照明源１２による
照明期間中の生体内部位の画像が入手される。好ましく
は、照明源１２および１２′ならびに撮像装置１４は、
制御ユニット５の制御下にある。撮像装置１４で入手し
た画像は、第１の角度から照明された生体内部位１００
を、影も含んで描く。撮像装置１４で取得した画像は、
送信機およびアンテナ１８によって受信機２０へ送信さ
れる。第２の期間中に、照明源１２′からの電磁放射は
第２の角度で生体内部位１００を照明するが、第２の期
間は第１の期間と重複しないことが好ましい。好ましく
は、照明源１２′と１２とは互いに隔てられて或る距離
だけ離されるため、第１の角度は第２の角度とは異な
り、照明光線の配向は異なる。例示的な一実施例では、
照明源は１．５ミリメートルから３ミリメートルだけ隔
てられ、別の実施例で照明源はおよそ１センチメートル
隔てられる。これに代わる実施例では他の距離を用いる
こともできる。一般的に、距離が大きいほど取得される
３次元または表面配向情報は多くなる。照明源が互いに
隔てられているとは、ここでは照明を装置から投影する
時点で照明源が互いから隔てられていることを指す。
【００３１】撮像装置１４が同期され、こうして第２の
照明期間中の生体内部位画像が入手される。撮像装置１
４で入手した画像は、第２の角度から照明された生体内
部位１００を影も含んで描く。一実施例では、照明源１
２と照明源１２′との照明は逐次的で、短い時間間隔を
あけて起こり、こうして撮像装置１４で取得したビュー
が２つの画像の取得間で著しく変わることはない。２つ
の画像の取得間にはおよそ１０ミリ秒から２０ミリ秒の
間隔があることが好ましい。これに代わる実施例では、
照明源１２および１２′の照明期間は重複してもよい。
【００３２】撮像装置１４で取得した画像を表わすデー
タは、送信機およびアンテナ１８によって、たとえば無
線電磁波を用いて画像受信機２０へ送信される。生体内
部位の各々のビューにつき１組の画像（組はただ１つの
画像を含み得る）が取得および送信される。一実施例で
は、画像の組は多数の画像を含み、その各々が多数の照
明源のうち１つからの照明に基づいて取得および送信さ
れる。他の実施例では、画像の組はただ１つの画像を含
み得る。一実施例では、照明源１２および１２′の各々
は個別の電磁放射源である。さらなる実施例では、照明
源１２および１２′の各々は多数の電磁放射源、たとえ
ば多数の電燈を含み得る。たとえば、照明源１２および
１２′の各々は、リングの半体となった照明源を含み得
る。さらなる実施例では３つ以上の照明源を用いること
もあり、さらに生体内部位につき３つ以上のビューを生
成することもある。或る実施例では、照明源１２および
１２′は互いに近い位置にあるが異なった角度で電磁エ
ネルギを投影できる。これに代わる実施例では、その他
の照明装置、たとえば他の種類の電燈、光ファイバケー
ブル、または照明方向を変更できる個別の照明装置を用
いることもできる。
【００３３】画像受信機２０は、画像データを画像受信
機記憶ユニット２２へ転送する。いくらかのデータ収集
期間の後、記憶ユニット２２に記憶された画像データ
は、データプロセッサ２４またはデータプロセッサ記憶
ユニット２６へ送られる。たとえば、画像受信機記憶ユ
ニット２２を患者の身体から外して、たとえば公知の構
造のシリアルインターフェイスまたはパラレルインター
フェイスなどの標準的なデータリンクを介して、データ
プロセッサ２４およびデータプロセッサ記憶ユニット２
６を含むパーソナルコンピュータまたはワークステーシ
ョンと接続できる。次に画像データは、画像受信機記憶
ユニット２２からデータプロセッサ記憶ユニット２６へ
転送される。データプロセッサ２４はデータを解析し、
解析したデータを画像モニタ２８に与え、ここでたとえ
ば画像データおよびことによるとその他の情報を保健専
門家が観察する。これに代わる実施例では画像データは
記憶されなくてもよく、直接データプロセッサへ転送ま
たはすぐに表示されてもよい。
【００３４】収集および記憶された画像データは、無期
限的に記憶、他の場所へ転送、または操作もしくは解析
され得る。保健専門家はこれら画像を用いて胃腸管の病
理状態を診断し、システムはさらにこれら病変の場所に
ついての情報をもたらし得る。まずデータプロセッサ記
憶ユニット２６がデータを収集してからデータをデータ
プロセッサ２４へ転送するシステムを用いると、画像デ
ータは実時間で観察されないが、他の構成では実時間観
察が可能である。画像モニタ２８は、好ましくは静止画
および動画の形で画像データを呈示し、加えて他の情報
も呈示し得る。例示的な一実施例では、さまざまなカテ
ゴリの情報がウィンドウに表示される。多数のモニタを
用いて画像およびその他のデータを表示することもあ
る。
【００３５】カプセル４０により記録および送信される
画像データはデジタルカラー画像データであることが好
ましいが、これに代わる実施例では他の画像形式を用い
ることもできる。例示的な一実施例で画像データの各フ
レームは、各々２５６の画素からなる２５６の行を含
み、各画素は公知の方法に従った色および輝度について
のデータを含む。たとえば、各々の画素において色は４
つのサブ画素のモザイクによって表わされ得るが、ここ
で各々のサブ画素は赤、緑または青などの原色に対応す
る（原色のうち１つは二度表わされる）。画素全体の輝
度は１バイト（すなわち０−２５５）の輝度値で記録さ
れる。画像はデータプロセッサ記憶ユニット２６で逐次
的に記憶されることが好ましい。記憶されたデータは、
色および輝度を含む１つ以上の画素特性からなる。
【００３６】情報収集、記憶および処理は或るユニット
により実行されることが好ましいが、この発明のシステ
ムおよび方法はこれに代わる構成で実施してもよい。さ
らに、画像情報を集める構成要素をカプセルに収める必
要はなく、内視鏡、ステント、カテーテル、および針な
ど、人体の内腔を通り抜けるのに好適な他のいかなる移
送体に収めてもよい。
【００３７】例示的な一実施例では、取得した画像の３
次元および表面配向様相を使用者が見ることを可能にす
る画像データが使用者に呈示される。次元知覚が得られ
るように画像対を呈示するのに好適であれば、どのよう
な方法を用いてもよい。たとえば、各々のフレームにつ
いて、第１および第２の画像を交替する時間シーケンス
などの時間シーケンスで観察者に呈示できる。この方法
では、画像間における表面トポグラフィのあらゆる相違
が動きとして知覚され、こうしてあたかも深度および次
元があるかのように見える。
【００３８】代替実施例では、データプロセッサ２４ま
たは別のデータ処理ユニットが画像データを処理して、
各々の画像対から、３次元および表面配向情報を描く２
次元的または立体画像を作成できる。データプロセッサ
は、たとえば１画像の様相を別の画像から減じることに
より、画像間の相違を際立たせることができる。その他
の種類の処理を実行することもできる。使用者は、結果
として生じた画像を２次元画像として観察することも、
または画像を立体画像もしくは３次元的画像として観察
することもできる。たとえば、切換式眼鏡（switched g
lasses）、偏光眼鏡、もしくは色眼鏡などの公知の方
法、または観察者の左目および右目に別個の像を与える
他のあらゆる好適な態様を用いることが可能である。切
換式眼鏡を用いる場合、データプロセッサは、異なった
時間にどのレンズが不透明でどのレンズが透明かを制御
し、こうして１つのスクリーンからのデータを異なる目
に送ることが可能となる。偏光眼鏡または色眼鏡を用い
た場合、異なった画像データを各々の目に送ることがで
きる。
【００３９】実施例によっては、データプロセッサ２４
はたとえば公知の「影から形状（shape from shado
w）」の方法を用いて画像を処理し得るが、この方法は
たとえばローレンス・Ｂ．ウルフ（Lawrence B. Wolf
f）およびエリ・エンジェロプールー（Elli Angelopoul
ou）による「測光比率を用いた３次元立体写真（3-D St
ereo Using Photometric Ratios）」ＳＰＩＥ、Vol.２
０６５、１９４〜２０９頁に記載のものなどである。こ
のような実施例でデータプロセッサ２４は、各画像対に
描かれた影を比較して生体内部位１００のデータ表面配
向を生成する。データプロセッサ２４は他の方法で画像
を処理することもできる。
【００４０】図３は、この発明の一実施例に従う方法を
例示する流れ図である。図３を参照して、ステップ３０
０において画像化装置は画像化する部位を第１の遠近法
的関係から照明する。画像化装置は嚥下可能カプセルで
あることが好ましい。これに代わる実施例では、内視鏡
などの他の画像化装置を用いることもある。
【００４１】ステップ３１０で、部位が第１の遠近法的
関係から照明されている間に画像が画像化装置によって
取得される。
【００４２】ステップ３２０で、画像化装置は画像化す
る部位を第２の遠近法的関係から照明する。第１の遠近
法的関係および第２の遠近法的関係からの照明は、２つ
の空間的に隔てられた照明装置によってもたらされるこ
とが好ましい。これに代わる実施例では、他の照明方
法、たとえば光ファイバケーブル、まとめて位置付けら
れるが異なった角度で照明を投影する照明装置、または
照明方向を変更できる個別の照明装置などを用いてもよ
い。
【００４３】ステップ３３０で、部位が第２の遠近法的
関係から照明されている間に画像が画像化装置により取
得される。これに代わる実施例では、各々の部位につき
３つ以上の画像を取得することもある。
【００４４】ステップ３４０で、画像は画像取得装置か
ら転送される。画像は好ましくは、生体内部位のビュー
に対応する各組が取得されてから送信される。これに代
わる実施例では、各々の画像は各々が取得された後に転
送されることもあり、またはその他の態様で転送される
こともある。
【００４５】ステップ３５０で、使用者が生体内部位の
３次元および表面配向様相を見ることができる態様で、
画像データが使用者にとって観察可能となる。
【００４６】これに代わる実施例では、その他のステッ
プおよび一連のステップを用いることもできる。たとえ
ば、３次元および表面配向情報を含む画像データを取得
する他の方法を用いることができる。生体内部位の各々
のビューにつき多数の画像を取得する代わりに、３次元
および表面配向データを各々の入手した画像に含めるこ
とができる。一実施例では、多数の照明源により同時に
照明される生体内部位の画像を入手する。この単一の画
像はコンピュータによって多数の画像に分けられても、
または使用者が３次元および表面配向データを認めるこ
とができるように表示されてもよい。
【００４７】図４を参照すると、この図はこの発明の一
実施例に従う生体内画像取得装置を示す。カプセル１は
図１に示したものと同様の態様で機能し、複数の照明源
１２および１２′、撮像装置１４、ならびに光学窓８を
含む。カプセルは制御ユニット５、電源１６ならびに送
信機およびアンテナ１８を含む。照明源１２および照明
源１２′の各々は異なった波長の電磁放射を生成する。
撮像装置１４には交替する区画に分割された、モザイク
フィルタ１２２などのフィルタが備え付けられ、これら
区画は、照明源１２および照明源１２′の各々により生
成される電磁スペクトルの所定の帯域幅に対して感知可
能である。モザイクフィルタ１２２の交替する各区画
は、それが感知可能である所定の帯域幅の電磁スペクト
ルでのみ電磁エネルギが撮像装置１４に達することを許
す。照明源１２および照明源１２′の各々は同時に動作
させられる。撮像装置１４により入手される各々の画像
は複数の区画からなり、各々の区画は照明源１２または
照明源１２′のいずれかからの情報を含む。複数の画像
でなく、３次元または表面配向情報を含む画像１つがビ
ューごとに送信される。これに代わる実施例では他の種
類のフィルタを用いることもでき、図示したモザイクフ
ィルタは異なった構成であってもよい。たとえば、異な
った色または異なったパターンのモザイクフィルタを用
いることができる。
【００４８】たとえば照明源１２が赤色光を発し、照明
源１２′が緑色光を発することができる。このような実
施例では、撮像装置１４上のフィルタは交替する区画に
よって赤色光および緑色光に対し感知可能である。モザ
イクフィルタ上の、赤に対して感知可能である区画は、
赤照明源によりその照明期間中に発せられて生体内部位
１００により反射された赤色光が、撮像装置に達するこ
とを許す。同様に、撮像装置のモザイクフィルタ上の、
緑に対し感知可能である区画は、緑照明源によりその照
明期間中に発せられて生体内部位１００により反射され
た緑色光が撮像装置に達することを許す。
【００４９】撮像装置によってそれぞれの照明期間中に
入手された画像は、さまざまな態様で（たとえばデータ
プロセッサ２４により）処理されて、使用者に表示され
得る。たとえば使用者は、赤緑眼鏡を用いて３次元画像
を観察することができる。これに代わる実施例では、画
像の中にある遠近法的な多数の画像データは、上述のも
のなどの２次元画像、または３次元画像の２次元表現を
作成するのに用いられ得る。
【００５０】さらなる実施例では、表面配向または３次
元様相についての情報を他の態様、たとえばテキストま
たはグラフの形で使用者に呈示することができる。たと
えば、さまざまな点での深度の描写（生体内部位１００
の表面に対する正または負）を、使用者に呈示するグラ
フを作成することができる。このような示度は、たとえ
ばさまざまな点での凹みまたは突出部を描く−１０から
１０の尺度などの数であっても、または色であってもよ
く、ここでさまざまな色の各々が凹みまたは突出部を描
く。これに代わる実施例では、生体内部位１００のビュ
ーはさまざまな点で深度データ（たとえば凹みまたは突
出部のデータを描く−１０から１０の尺度での数）によ
って描かれ分類され得る。さらなる実施例では、予め定
められた基準に従い、たとえば凹状、凸状、滑らかまた
は粗いなどのカテゴリとして、ビューまたはビューのさ
まざまな区域の配向が記述され得る。このようなデータ
は、たとえば公知の「影から形状」アルゴリズムから生
成され得る。
【００５１】入手される画像の各々が３次元および表面
配向データを含むさらなる実施例では、多数の照明源が
生体内部位を同時に照明でき、ここで照明源のうち或る
ものは、赤外または紫外（ＵＶ）照明などのマーカー照
明を含む。マーカー照明のスペクトルは照明源のスペク
トルと重複しないことが好ましい。このようなマーカー
照明は、照明源または追加の光源により生成され得る。
追加のマーカー照明は多数の照明源を区別する助けとな
る。
【００５２】図５を参照すると、この図はこの発明の一
実施例に従う生体内画像取得装置を示す。カプセル１は
図１に示すものと同様の態様で機能し、複数の照明源１
２および１２′、撮像装置１４および光学窓８を含む。
カプセルは制御ユニット５、電源１６、ならびに送信機
およびアンテナ１８を含む。好ましくは、照明源１２お
よび照明源１２′の各々は、同じ波長の電磁放射を生成
する。カプセル１は追加の光源１３を含み、これは照明
源１２と実質的に類似の位置および角度からマーカー照
明をもたらす。事実上、追加の光源１３はマーカー照明
を照明源１２に追加する。光線２００は照明源１２によ
り生成される電磁放射を表わし、光線２１０は照明源１
２′により生成される電磁放射を表わし、光線２２０は
光源１３により生成される電磁放射を表わす。光線２２
０は、光線２００と実質的に同じ角度および実質的に同
じ位置から、生体内部位１００に対して投影されること
が好ましい。一実施例では、照明源１２、１２′および
１３は同時に動作させられ、１つの画像が取得および送
信される。画像は異なったビューへ分けられ、こうして
３次元および表面配向情報がもたらされ得る。
【００５３】撮像装置１４には、交替する区画に分割さ
れたモザイクフィルタ１２２などのフィルタが備え付け
られ、これら区画は電磁スペクトルの異なった帯域幅に
対し感知可能である。或る区画は光源１３により生成さ
れた電磁放射の通過を許す。他の区画は照明源１２およ
び１２′により生成された電磁放射の通過を許す。或る
実施例では、区画は光源１２および１２′により生成さ
れた照明を、赤、緑および青のスペクトルなど異なった
スペクトル帯域へフィルタ処理することができ、他の実
施例で区画は、光源１２および１２′により生成された
スペクトルの実質的に全体が通過することを許し得る。
モザイクフィルタ１２２の交替する各区画は、それが感
知可能である所定の帯域幅の電磁スペクトルでのみ電磁
エネルギが撮像装置１４に達することを許す。好ましく
は、照明源１２および照明源１２′の各々は同時に動作
させられる。撮像装置１４により入手される各画像は複
数の区画からなり、各区画は照明源１２および照明源１
２′（もしくはこの一部）、または光源１３のいずれか
からの情報を含む。一実施例で光源１３は、赤外放射な
どの、遠近法的関係をマークするのに用いる或る周波数
の電磁放射を生成し、照明源１２および１２′は可視光
など他の照明を生成する。これに代わる実施例では、照
明源は異なったスペクトルを生成することがあり、これ
により別個のマーカー源は必要でなくなるであろう。マ
ーカー照明は、たとえば紫外放射など赤外放射以外のス
ペクトルを含み得る。
【００５４】図６を参照すると、この図はこの発明の一
実施例で用いるフィルタの一部を示す。一実施例では、
フィルタ２２は反復されるパターンの区域を含み、各区
域は複数のセルを含む。各セルは、或るスペクトルの電
磁放射が撮像装置１４へと通過することを許す。たとえ
ばセル２３０は赤色光の通過を許し、セル２４０は青色
光の通過を許し、セル２５０は緑色光の通過を許し、セ
ル２６０は赤外放射の通過を許す。フィルタ２２は多く
の区域およびセルを含むことが好ましい。一実施例で
は、撮像装置１４により記録される各画素につき１区域
が含まれる。
【００５５】画像は取得後に、たとえば上述の方法を用
いるなどさまざまな態様で使用者に表示され得る。一実
施例では、１区域からの、区域のすべてのセルを含む電
磁エネルギが、撮像装置１４の各画素で記録される。画
像の処理中に、光源１３の既知の周波数を、セル２６０
により与えられる情報とともに用いることによって、所
望の２つのビューの各々について異なった画素表現を生
成する。たとえば各画素についての光源１３の強度は、
照明源１２により生成されるこの画素についての電磁エ
ネルギの割合に関するマーカーとして用いられ得る。
【００５６】これに代わる実施例では、赤外放射などの
マーカーを生成するための追加の光源を用いなくてもよ
い。たとえば、２つの照明源の各々が異なったスペクト
ルの電磁放射をもたらしてもよく、反射および取得され
た画像での相違が３次元情報を生成するのに用いられ得
る。
【００５７】さらなる実施例では、各セルからの電磁エ
ネルギは撮像装置１４の１つの画素により記録される。
画像処理中、照明源１３の既知の周波数を、セル２６０
によりもたらされる情報とともに用いることによって、
所望の２つのビューの各々について異なった画素表現を
生成する。たとえば各画素についての光源１３の強度
は、光源１３と関連付けられた光源（たとえば光源１
２）の周波数での光を集める、或る関連付けられた画素
についての電磁エネルギの割合に関するマーカーとして
用いられ得る。
【００５８】この発明は、上に特定的に示し説明したも
のに限定されないことが当業者であれば理解されるであ
ろう。この発明の範囲内にある代替実施例が企図されて
いる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施例に従う生体内画像取得装
置を示す図である。
【図２】 この発明の一実施例に従う生体内画像化シス
テムを示す概略図である。
【図３】 この発明の一実施例に従う方法を例示する流
れ図である。
【図４】 この発明の一実施例に従う生体内画像取得装
置を示す図である。
【図５】 この発明の一実施例に従う生体内画像取得装
置を示す図である。
【図６】 この発明の一実施例で用いられるフィルタの
一部を示す図である。
【符号の説明】
１ カプセル、５ 制御ユニット、８ 光学窓、１２
照明源、１２′ 照明源、１３ 追加の照明源、１４
撮像装置、１６ 電源、１８ 送信機およびアンテナ、
２０ 画像受信機、２２ 画像受信機記憶ユニット、２
４ データプロセッサ、２６ データプロセッサ記憶ユ
ニット、２８ 画像モニタ、１００ 生体内部位、１１
０ 凹凸、１２０ ポリープ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハノク・キスレフ イスラエル、30900 ズィクロン・ヤーコ フ、デレク・ハシタ・ドライブ、35・ビィ (72)発明者 ガブリエル・メロン イスラエル、49556 ペタク・ティクバ、 クファー−ガニム、ウェイズマン・ストリ ート、21 Ｆターム(参考） 4C061 CC06 DD10 JJ19 LL02 MM05 QQ06 QQ07 SS21 UU06 UU08 VV03 WW20 YY01 YY12 YY18 5C022 AA09 AB15 AC42 AC73 5C054 AA02 CC02 CD01 CH02 EA01 EA05 FF07 HA12

Claims (43)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 生体内部位を画像化するための生体内画
    像化システムであって、前記システムは嚥下可能カプセ
    ルを含み、前記嚥下可能カプセルは少なくとも、 撮像装置と、 複数の照明源とを含み、前記複数の照明源の各々は別々
    の期間に動作させられる、システム。
  2. 【請求項２】 前記複数の照明源のうち少なくとも２つ
    は、異なった角度から生体内部位を照明するよう構成さ
    れる、請求項１に記載のシステム。
  3. 【請求項３】 前記複数の照明源のうち少なくとも１つ
    は、前記複数の照明源のうち異なる１つにより生成され
    る照明レベルとは異なる照明レベルをもたらす、請求項
    １に記載のシステム。
  4. 【請求項４】 前記複数の照明源の各々は同じスペクト
    ルの照明を生成する、請求項１に記載のシステム。
  5. 【請求項５】 前記カプセルは、画像データを送信する
    ための送信機を含む、請求項１に記載のシステム。
  6. 【請求項６】 前記カプセルは電池を含む、請求項１に
    記載のシステム。
  7. 【請求項７】 前記照明源を選択的な態様で制御するよ
    う構成された制御装置を含む、請求項１に記載のシステ
    ム。
  8. 【請求項８】 送信された画像データを受信するよう構
    成された受信ユニットを含む、請求項１に記載のシステ
    ム。
  9. 【請求項９】 ３次元および表面配向情報を描く単一の
    画像を画像対から作成するよう構成されたプロセッサを
    含む、請求項８に記載のシステム。
  10. 【請求項１０】 生体内部位を画像化するための生体内
    画像化システムであって、前記システムは嚥下可能カプ
    セルを含み、前記カプセルは少なくとも、 撮像装置と、 複数の照明源とを含み、前記複数の照明源の各々は異な
    ったスペクトルを生成することができる、システム。
  11. 【請求項１１】 前記照明源のうち少なくとも１つは、
    赤外スペクトルでの照明を生成する、請求項１０に記載
    のシステム。
  12. 【請求項１２】 前記照明源のうち少なくとも１つは、
    紫外スペクトルでの照明を生成する、請求項１０に記載
    のシステム。
  13. 【請求項１３】 前記カプセルは送信機を含む、請求項
    １０に記載のシステム。
  14. 【請求項１４】 前記カプセルはモザイクフィルタを含
    む、請求項１０に記載のシステム。
  15. 【請求項１５】 送信された画像データを受信するよう
    構成された受信ユニットを含む、請求項１０に記載のシ
    ステム。
  16. 【請求項１６】 ３次元および表面配向情報を描く単一
    の画像を画像対から作成するよう構成されたプロセッサ
    を含む、請求項１５に記載のシステム。
  17. 【請求項１７】 生体内画像を取得するための方法であ
    って、前記方法は、 生体内部位を照明源の組で非同時的に照明するステップ
    と、 嚥下可能カプセル内に収められた撮像装置を用いて前記
    部位の画像の組を取得するステップとを含み、前記組の
    少なくとも２つの画像は、異なったサブセットの照明源
    を用いて照明される、方法。
  18. 【請求項１８】 無線リンクを介して前記画像を送信す
    るステップを含む、請求項１７に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 区画化されたフィルタを通じて光を通
    過させるステップを含む、請求項１７に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 生体内部位を照明する前記ステップ
    は、少なくとも２つの異なった照明レベルで照明するス
    テップを含む、請求項１７に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 生体内画像を取得するための方法であ
    って、前記方法は、 少なくとも２つの照明源で生体内部位を照明するステッ
    プを含み、前記照明源は異なったスペクトルを生成し、
    前記方法はさらに、 嚥下可能カプセル内に収められた撮像装置を用いて、前
    記部位の画像の組を取得するステップを含む、方法。
  22. 【請求項２２】 無線リンクを介して前記画像を送信す
    るステップを含む、請求項２１に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 前記照明源のうち少なくとも１つは、
    赤外スペクトルでの照明を生成する、請求項２１に記載
    の方法。
  24. 【請求項２４】 前記照明源のうち少なくとも１つは、
    紫外スペクトルでの照明を生成する、請求項２１に記載
    の方法。
  25. 【請求項２５】 前記照明源のうち少なくとも１つは、
    実質的に白色の光を生成する、請求項２１に記載の方
    法。
  26. 【請求項２６】 前記照明源のうち少なくとも２つのス
    ペクトルの内容は同じであり、前記方法は、 前記照明源のうち第１の照明源を用いて第１の画像を取
    得する際に、第３の照明源から照明を与えるステップを
    含み、前記第３の照明源からの照明は、前記照明源のう
    ち第２の照明源の照明とはスペクトルの内容において異
    なる、請求項２１に記載の方法。
  27. 【請求項２７】 生体内部位を画像化するための生体内
    画像化システムであって、前記システムは嚥下可能カプ
    セルを含み、前記カプセルは、 撮像装置と、 複数の照明源とを含み、前記複数の照明源は互いに隔て
    られて選択的に動作可能であり、前記複数の照明源から
    の照明により生じた複数の反射された画像の組合せは、
    前記生体内部位の３次元的様相についての情報をもたら
    す、システム。
  28. 【請求項２８】 前記複数の照明源の各々は別々の期間
    に動作させられる、請求項２７に記載のシステム。
  29. 【請求項２９】 前記複数の照明源の各々は同じ期間に
    動作させられ、 前記複数の照明源のうちの少なくとも１つは、前記複数
    の照明源のうち異なる１つにより生じた照明のスペクト
    ルとは異なるスペクトルでの照明を生成する、請求項２
    ７に記載のシステム。
  30. 【請求項３０】 前記複数の照明源の各々は同じスペク
    トルの照明を生成する、請求項２７に記載のシステム。
  31. 【請求項３１】 前記カプセルは送信機を含む、請求項
    ２７に記載のシステム。
  32. 【請求項３２】 前記照明源のうち少なくとも１つは、
    赤外スペクトルでの照明を生成する、請求項２７に記載
    のシステム。
  33. 【請求項３３】 前記照明源のうち少なくとも１つは、
    実質的に白色光である照明を生成する、請求項２７に記
    載のシステム。
  34. 【請求項３４】 生体内部位を画像化するための生体内
    画像化システムであって、前記システムは、 撮像装置と、 送信機と、 複数の照明源とを含み、前記複数の照明源のうち少なく
    とも１つは、前記複数の照明源のうち少なくとも第２の
    照明源により生じた照明とは異なるスペクトルでの照明
    を生成する、システム。
  35. 【請求項３５】 生体内部位を画像化するための生体内
    画像化システムであって、前記システムは、 撮像装置と、 送信機と、 複数の照明源とを含み、各照明源は異なった角度からの
    光をもたらし、各照明源は選択的に動作可能である、シ
    ステム。
  36. 【請求項３６】 前記複数の照明源の各々は別々の期間
    に動作させられる、請求項３５に記載のシステム。
  37. 【請求項３７】 画像を呈示するためのシステムであっ
    て、前記システムは、 プロセッサを含み、前記プロセッサは生体内撮像装置か
    らの一連の画像を含み、前記一連の画像は表面配向情報
    を含み、前記プロセッサはさらに、グラフィック画像を
    出力して、使用者が前記画像の表面配向様相を知覚でき
    るように使用者に対しこのような画像を表示する、シス
    テム。
  38. 【請求項３８】 前記生体内撮像装置はカプセル内に収
    められる、請求項３７に記載のシステム。
  39. 【請求項３９】 各々の画像についての前記表面配向情
    報は、少なくとも複数のサブ画像により記録され、各々
    のサブ画像は、異なった照明の遠近法的関係を用いた部
    位の画像を含む、請求項３８に記載のシステム。
  40. 【請求項４０】 画像を呈示するためのシステムであっ
    て、前記システムは、 プロセッサ手段を含み、前記プロセッサ手段は、生体内
    撮像装置から一連の画像を受入れ、前記一連の画像は表
    面配向情報を含み、前記プロセッサはさらに、グラフィ
    ック画像を出力して、使用者が立体情報を知覚できるよ
    うに使用者に対しこのような画像を表示する、システ
    ム。
  41. 【請求項４１】 画像を呈示するための方法であって、
    前記方法は、 生体内撮像装置から一連の画像を受入れるステップを含
    み、前記一連の画像は表面配向情報を含み、前記方法は
    さらに、 グラフィック画像を出力して、使用者が前記画像の表面
    配向様相を知覚できるように使用者に対しこのような画
    像を表示するステップを含む、方法。
  42. 【請求項４２】 前記生体内撮像装置はカプセルに収め
    られる、請求項４１に記載の方法。
  43. 【請求項４３】 各々の画像についての前記表面配向情
    報は、少なくとも複数のサブ画像により記録され、各々
    のサブ画像は、異なった照明の遠近法的関係を用いた部
    位の画像を含む、請求項４１に記載の方法。
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