JP2004008230A - 蛍光診断情報生成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】励起光が照射された被測定部から発せられた蛍光に基づいて被測定部の組織性状を識別する際に、粘液や残渣等の妨害因子が付着している非清浄組織と、清浄組織とを判別し、組織性状の識別精度を向上する。
【解決手段】第１蛍光診断モードでは、４１０ｎｍの励起光Ｌｅが照射された観察部１から発せられた蛍光から４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの波長帯域の蛍光像をＣＣＤ撮像素子３０６により撮像し、この蛍光像の光強度に基づいた黒白画像である第１蛍光診断画像８０をモニタ５上に表示し、第２蛍光診断モードでは、励起光Ｌｅが照射された観察部１から発せられた蛍光から４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域の蛍光像を撮像し、この蛍光像の光強度に基づいた黒白画像である第２蛍光診断画像８１をモニタ５上に表示する。観察者は、両画像間の輝度を比較することにより、輝度が変化する非清浄組織と、輝度が変化しない清浄組織とを識別する。
【選択図】 図２
【解決手段】第１蛍光診断モードでは、４１０ｎｍの励起光Ｌｅが照射された観察部１から発せられた蛍光から４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの波長帯域の蛍光像をＣＣＤ撮像素子３０６により撮像し、この蛍光像の光強度に基づいた黒白画像である第１蛍光診断画像８０をモニタ５上に表示し、第２蛍光診断モードでは、励起光Ｌｅが照射された観察部１から発せられた蛍光から４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域の蛍光像を撮像し、この蛍光像の光強度に基づいた黒白画像である第２蛍光診断画像８１をモニタ５上に表示する。観察者は、両画像間の輝度を比較することにより、輝度が変化する非清浄組織と、輝度が変化しない清浄組織とを識別する。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、励起光の照射により被測定部から発せられる蛍光に基づいた蛍光診断情報を生成して出力する蛍光診断情報生成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、所定の波長帯域の励起光を生体等の被測定部に照射して、この被測定部から発せられる蛍光に基づいて、被測定部の組織性状を反映する蛍光診断画像等の蛍光診断情報を出力する蛍光診断情報生成装置が提案されている。このような蛍光診断情報生成装置には、蛍光診断薬を予め吸収した生体組織から発せられる薬剤蛍光に基づいて蛍光診断情報を出力する装置と、蛍光診断薬を使用せず、生体組織から発せられる自家蛍光に基づいた蛍光診断情報を出力する装置とがある。この種の蛍光診断情報生成装置は多くの場合、体腔内部に挿入される内視鏡や、コルポスコープあるいは手術用顕微鏡等に組み込まれた形に構成される。
【０００３】
蛍光診断情報生成装置としては、例えば、励起光を照射された生体組織から発せられる蛍光の蛍光強度に基づいた蛍光診断画像を出力する装置がある。図１３に示すように、病変組織から発せられる蛍光強度は、正常組織から発せられる蛍光強度に比べ小さいため、観察者は、蛍光の蛍光強度に基づいた蛍光診断画像を観察することにより、正常組織と病変組織とを識別することができる。
【０００４】
一方、内視鏡装置等に本発明の蛍光診断情報生成装置が組み込まれた場合等には、生体部位の凹凸の影響を受け、励起光光源から被測定部までの距離が均一ではない場合が多く、このような場合には、生体の被測定部における励起光照度が不均一となる。通常正常組織から発せられる蛍光強度は励起光照度にほぼ比例し、励起光照度は距離の２乗に反比例して低下する。そのため、光源から遠くにある正常組織からよりも近くにある病変組織からの方が強い蛍光を受光する場合があり、蛍光強度のみに基づいた判定を行うと、組織性状の判定を誤るケースもある。
【０００５】
このような誤判定を防ぐために、生体組織の部位が受光した励起光の光強度と、この励起光の受光により被測定部から発せられた蛍光の光強度との比率に基づいた演算値、すなわち励起光を照射する距離や角度によって影響を受けない値である蛍光収率に基づいた蛍光診断情報を出力する蛍光診断情報生成装置が提案されている。
【０００６】
しかし、上記蛍光収率を反映した値を求める際に、紫外〜可視域の励起光は生体の種々の物質によって異なる吸収を受けるため、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測定したことにはならない
そこで、蛍光収率を反映する演算値を求める１つの方策として、紫外〜可視域に比べて、一様な吸収を受ける近赤外光を参照光として生体組織に照射し、反射された近赤外光の光強度を励起光の光強度の代わりとして用いて、蛍光強度を反射された近赤外光の光強度により除算した蛍光収率演算値を求め、この蛍光収率演算値に基づいて、組織性状を判定する装置が提案されている。すなわち、上記蛍光収率演算値を求めることにより、励起光光源および蛍光受光部と被測定部との距離に依存する蛍光強度の項はキャンセルされ、蛍光収率の違いのみが反映された演算値に基づいて判定を行うことができる。
【０００７】
一方、図１３に示すように、正常組織から発せられた蛍光のスペクトル形状と、病変組織から発せられる蛍光のスペクトル形状が異なることを利用した蛍光診断情報生成装置の開発も進められている。例えば特開平６−５４７９２号公報では、蛍光の緑色波長帯域の光強度と赤色波長帯域の光強度の比である蛍光強度比に基づいて蛍光診断情報を出力する装置が提案されている。
【０００８】
さらに、特開平１０−２２５４３６号公報では、被測定部から取得した狭波長帯域の光強度を広波長帯域の光強度で規格化した規格化蛍光演算値を反映した蛍光診断情報を出力する装置を本出願人が提案している。本公報においては、波長帯域４８０ｎｍ近傍の狭波長帯域の蛍光画像と、４３０ｎｍ近傍から７３０ｎｍ近傍までの広波長帯域の蛍光画像とを撮像し、狭波長帯域の蛍光画像の画素値を広波長帯域の蛍光画像の画素値により除算した規格化蛍光演算値を求め、この規格化蛍光演算値に基づいた疑似カラー画像、例えば規格化蛍光演算値が大きい方から小さい方へ順次緑色から赤色へ色が変化する疑似カラー画像を、蛍光診断画像として出力している。すなわち上記規格化蛍光演算値を求めることにより励起光光源および蛍光受光部と被測定部との距離に依存する蛍光強度の項はキャンセルされ、蛍光スペクトルの形状の違いのみが反映された演算値に基づいた蛍光診断情報を出力することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
一方、生体組織には、蛍光を発する血液、粘液、消化液、唾液、泡、残渣等の妨害因子が付着している場合があり、これらの妨害因子が付着している生体組織（以下非清浄組織と記載）に励起光が照射されると、これらの妨害因子からも蛍光が発せられる。このような非清浄組織から発せられる蛍光の中には、その蛍光強度が、上記妨害因子の付着していない清浄な病変組織から発せられる蛍光の蛍光強度とあまり差がなく、蛍光強度に基づいて生成された蛍光診断情報では、被測定部が非清浄組織であるかあるいは清浄な病変組織であるかが紛らわしい場合がある。
【００１０】
また、非清浄組織から発せられる蛍光の中には、この蛍光の光強度から取得した規格化蛍光演算値または蛍光収率演算値が、清浄な病変組織から発せられる蛍光の光強度から取得した規格化蛍光演算値または蛍光収率演算値とあまり差がなく、規格化蛍光演算値または蛍光収率演算値に基づいて生成された蛍光診断情報では、被測定部が非清浄組織であるか、あるいは清浄な病変組織であるかが紛らわしい場合がある。
【００１１】
以下、規格化蛍光演算値に基づいた蛍光診断画像を生成して表示する場合を例として、詳細を説明する。図１は、４１０ｎｍの励起光を生体組織に照射した場合に発せられる蛍光のスペクトル形状の一例である。この図１には、清浄な正常組織から取得した蛍光強度スペクトル（点線）と、清浄な病変組織から取得した蛍光強度スペクトル（一点破線）と、非清浄組織から取得した蛍光強度スペクトル（実線）とが、その積分値が１となるように規格化された規格化蛍光強度スペクトルとして示されている。
【００１２】
波長帯域４８０ｎｍ近傍の狭波長帯域の蛍光画像と、４３０ｎｍ近傍から７３０ｎｍ近傍までの広波長帯域の蛍光画像とを撮像し、狭波長帯域の蛍光画像の画素値を広波長帯域の蛍光画像の画素値により除算した規格化蛍光演算値を求め、この規格化蛍光演算値が大きい方から小さい方へ順次緑色から赤色へ色が変化する疑似カラー画像を蛍光診断画像として出力する。このような場合には、正常組織から発せられた蛍光から取得された規格化蛍光演算値は緑色に、病変組織から発せられた蛍光から取得された規格化蛍光演算値は赤色に表示されるように疑似カラーを割り当てる事が多い。通常、病変組織から発せられた蛍光から取得された規格化蛍光演算値の値以下の規格化蛍光演算値には全て赤色が割り当てられる。非清浄組織から発せられた蛍光から取得した規格化蛍光演算値は、病変組織から発せられた蛍光から取得された規格化蛍光演算値と近い値、あるいは病変組織から発せられた蛍光から取得された規格化蛍光演算値より小さい値である場合が多いため、非清浄組織から発せられた蛍光から取得した規格化蛍光演算値にも赤色が割り当てられる。このため、病変組織から発せられた蛍光から取得された規格化蛍光演算値にも、非清浄組織から発せられた蛍光から取得した規格化蛍光演算値にも、共に赤色が割り当てられる。このような蛍光診断画像に基づいて観察者が正常組織と病変組織との識別を行うと、観察者が病変組織であると認識した被測定部が、清浄な病変組織ではなく、非清浄組織である場合があるという問題がある。
【００１３】
また、上述したように非清浄組織には、清浄な病変組織と同様に、微弱な蛍光を発するものが多く、蛍光強度や蛍光収率演算値に基づいて蛍光診断画像を作成した場合等にも、観察者が病変組織であると認識した被測定部が、清浄な病変組織ではなく、非清浄組織である場合がある。
【００１４】
本発明は上記のような問題を鑑みて、妨害因子が付着している非清浄組織を識別可能な蛍光診断情報を生成して出力する蛍光診断情報生成装置を提供することを目的とするものである
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明による第１の蛍光診断情報生成装置は、励起光を被測定部へ照射する励起光照射手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から第１の波長帯域の蛍光の強度を検出する第１の蛍光強度検出手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から、前記第１の波長帯域に含まれる波長帯域で、かつ前記第１の波長帯域より狭い第２の波長帯域の蛍光の強度を検出する第２の蛍光強度検出手段と、
前記第１の波長帯域の蛍光の強度に基づいた第１の蛍光診断情報と、前記第２の波長帯域の蛍光の強度に基づいた第２の蛍光診断情報とを生成して出力する診断情報生成手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１６】
本発明による第２の蛍光診断情報生成装置は、励起光を被測定部へ照射する励起光照射手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から第１の波長帯域の蛍光の強度を検出する第１の蛍光強度検出手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から、前記第１の波長帯域に含まれる波長帯域で、かつ前記第１の波長帯域より狭い第２の波長帯域の蛍光の強度を検出する第２の蛍光強度検出手段と、
前記第１の波長帯域の蛍光の強度と前記第２の波長帯域の蛍光の強度との差に基づいた差分蛍光診断情報を生成して出力する診断情報生成手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
なお、「前記第１の波長帯域の蛍光の強度と前記第２の波長帯域の蛍光の強度との差」とは、蛍光の強度そのものの差でもよいし、「前記第１の波長帯域の蛍光の強度」に関連するファクタと、「前記第２の波長帯域の蛍光の強度」に関連するファクタとの差であってもよい。また、第１の波長帯域と第２波長帯域の差の強度であってもよい。
【００１８】
本発明による第３の蛍光診断情報生成装置は、励起光を被測定部へ照射する励起光照射手段と、
参照光を前記被測定部へ照射する参照光照射手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から、第１の波長帯域の蛍光の強度を検出する第１の蛍光強度検出手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から、前記第１の波長帯域に含まれる波長帯域で、かつ前記第１の波長帯域より狭い第２の波長帯域の蛍光の強度を検出する第２の蛍光強度検出手段と、
前記参照光の照射により前記被測定部から反射された反射光の強度を検出する反射光強度検出手段と、
前記第１の波長帯域の蛍光の強度を、前記反射光の強度で除算して第１の蛍光収率演算値を算出する第１の蛍光演算値算出手段と、
前記第２の波長帯域の蛍光の強度を、前記反射光の強度で除算して第２の蛍光収率演算値を算出する第２の蛍光演算値算出手段と、
前記第１の蛍光収率演算値に基づいた第１の蛍光診断情報と、前記第２の蛍光収率演算値に基づいた第２の蛍光診断情報とを生成して出力する診断情報生成手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１９】
本発明による第４の蛍光診断情報生成装置は、励起光を被測定部へ照射する励起光照射手段と、
参照光を前記被測定部へ照射する参照光照射手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から、第１の波長帯域の蛍光の強度を検出する第１の蛍光強度検出手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から、前記第１の波長帯域に含まれる波長帯域で、かつ前記第１の波長帯域より狭い第２の波長帯域の蛍光の強度を検出する第２の蛍光強度検出手段と、
前記参照光の照射により前記被測定部から反射された反射光の強度を検出する反射光強度検出手段と、
前記第１の波長帯域の蛍光の強度を、前記反射光の強度で除算して第１の蛍光収率演算値を算出する第１の蛍光演算値算出手段と、
前記第２の波長帯域の蛍光の強度を、前記反射光の強度で除算して第２の蛍光収率演算値を算出する第２の蛍光演算値算出手段と、
前記第１の蛍光収率演算値と前記第２の蛍光収率演算値の差に基づいた差分蛍光診断情報を生成して出力する診断情報生成手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００２０】
なお、「前記第１の蛍光収率演算値と前記第２の蛍光収率演算値との差」とは、蛍光収率演算値そのものの差でもよいし、「前記第１の蛍光収率演算値」に関連するファクタと、「前記第２の蛍光収率演算値」に関連するファクタとの差であってもよい。
【００２１】
本発明による第５の蛍光診断情報生成装置は、励起光を被測定部へ照射する励起光照射手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から、第１の波長帯域の蛍光の強度を検出する第１の蛍光強度検出手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から、前記第１の波長帯域に含まれる波長帯域で、かつ前記第１の波長帯域より狭い第２の波長帯域の蛍光の強度を検出する第２の蛍光強度検出手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から、前記第２の波長帯域より狭い第３の波長帯域の蛍光の強度を検出する第３の蛍光強度検出手段と、
前記第３の波長帯域の蛍光の強度を、前記第１の波長帯域の蛍光の強度で除算して第１の規格化蛍光演算値を算出する第１の蛍光演算値算出手段と、
前記第３の波長帯域の蛍光の強度を、前記第２の波長帯域の蛍光の強度で除算して第２の規格化蛍光演算値を算出する第２の蛍光演算値算出手段と、
前記第１の規格化蛍光演算値に基づいた第１の蛍光診断情報と、前記第２の規格化蛍光演算値に基づいた第２の蛍光診断情報とを生成して出力する診断情報生成手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００２２】
本発明による第６の蛍光診断情報生成装置は、励起光を被測定部へ照射する励起光照射手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から、第１の波長帯域の蛍光の強度を検出する第１の蛍光強度検出手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から、前記第１の波長帯域に含まれる波長帯域で、かつ前記第１の波長帯域より狭い第２の波長帯域の蛍光の強度を検出する第２の蛍光強度検出手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から、前記第２の波長帯域より狭い第３の波長帯域の蛍光の強度を検出する第３の蛍光強度検出手段と、
前記第３の波長帯域の蛍光の強度を、前記第１の波長帯域の蛍光の強度で除算して第１の規格化蛍光演算値を算出する第１の蛍光演算値算出手段と、
前記第３の波長帯域の蛍光の強度を、前記第２の波長帯域の蛍光の強度で除算して第２の規格化蛍光演算値を算出する第２の蛍光演算値算出手段と、
前記第１の規格化蛍光演算値と前記第２の規格化蛍光演算値との差に基づいた差分蛍光診断情報を生成して出力する診断情報生成手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００２３】
なお、「前記第１の規格化蛍光演算値と前記第２の規格化蛍光演算値との差」とは、規格化蛍光演算値そのものの差でもよいし、「前記第１の規格化蛍光演算値」に関連するファクタと、「前記第２の規格化蛍光演算値」に関連するファクタとの差であってもよい。
【００２４】
前記励起光の波長が４１０ｎｍ近傍であれば、第１の波長帯域は少なくとも５００ｎｍ〜７００ｎｍを含む波長帯域であることが好ましく、第２の波長帯域は、少なくとも５００ｎｍ〜６３０ｎｍを含み、最長波長が６３０ｎｍ以下であることがこのましい。なお、励起光の波長帯域である４１０ｎｍ近傍の波長帯域を含む場合には、励起光の反射光の影響を除去するために、４１０ｎｍ近傍の波長は除外することが必要である。さらに、第１の波長帯域が４３０ｎｍ〜７３０ｎｍであり、また前記第２の波長帯域が４３０ｎｍ〜６５０ｎｍであってもよい。なお、励起光の波長は、４００ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲内であることが望ましい。
【００２５】
前記各蛍光診断情報生成装置の一部または全部が、生体内部に挿入される内視鏡装置の形態であってもよい。なお、上記励起光の光源として、Ｇａ−Ｎ系半導体レーザが用いられるものであってもよい。
【００２６】
【発明の効果】
本発明者は、妨害因子が付着している非清浄組織から発せられる蛍光のスペクトルに関して詳細な解析を行った。その結果、図１に示すように、清浄な正常組織から発せられる蛍光のスペクトルは、４８０ｎｍの波長帯域に光強度の最大ピークを有し、清浄な病変組織から発せられる蛍光のスペクトルは６３０ｎｍに最大ピークを有しているが、非清浄組織から発せられる蛍光のスペクトルは、上記の清浄な組織に比べて長波長側の波長帯域に最大ピークを有しているもの（図１の非清浄組織１）あるいは２番目に大きいピークを有しているもの（図１の非清浄組織２）が多いことが解明された。このため、非清浄組織から発せられた蛍光から例えば４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの波長帯域の蛍光強度を検出した場合と、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域の蛍光強度を検出した場合とでは、その検出値にあきらかな差が生じる。一方、清浄な正常組織あるいは清浄な病変組織から発せられた蛍光には、６５０ｎｍより長い波長帯域には大きなピークがないため、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの波長帯域の蛍光強度を検出した場合と、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域の蛍光強度を検出した場合とでは、その検出値に大きな差が生じることはない。
【００２７】
すなわち、本発明による第１の蛍光診断情報生成装置によれば、例えば４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの第１の波長帯域の蛍光の強度に基づいた第１の蛍光診断情報と、第１の波長帯域に含まれる波長帯域でかつ前記第１の波長帯域より狭い４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの第２の波長帯域の蛍光の強度に基づいた第２の蛍光診断情報とを生成して出力することにより、観察者はこれらの２種類の蛍光診断情報を比較して、第１の蛍光診断情報と第２の蛍光診断情報との間にあきらかな差が生じている場合には、その被測定部が非清浄組織であることを識別することができる。
【００２８】
また、本発明の第２の蛍光診断情報生成装置によれば、例えば４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの第１の波長帯域の蛍光の強度と、第１の波長帯域に含まれる波長帯域でかつ前記第１の波長帯域より狭い４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの第２の波長帯域の蛍光の強度との差に基づいた差分蛍光診断情報を生成して出力することにより、観察者はこの差分蛍光診断情報に基づいて、被測定部が非清浄組織であることを識別することができる。
【００２９】
さらに本発明の第３の蛍光診断情報生成装置によれば、例えば４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの第１の波長帯域の蛍光の強度を反射光の強度で除算した第１の蛍光収率演算値に基づいた第１の蛍光診断情報と、第１の波長帯域に含まれる波長帯域でかつ前記第１の波長帯域より狭い４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの第２の波長帯域の蛍光の強度を反射光の強度で除算した第２の蛍光収率演算値に基づいた第２の蛍光診断情報とを生成して出力することにより、観察者はこれらの２種類の蛍光診断情報を比較して、第１の蛍光診断情報と第２の蛍光診断情報との間にあきらかな差が生じている場合には、その被測定部が非清浄組織であることを識別することができる。
【００３０】
また本発明の第４の蛍光診断情報生成装置によれば、例えば４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの第１の波長帯域の蛍光の強度を反射光の強度で除算した第１の蛍光収率演算値と、第１の波長帯域に含まれる波長帯域でかつ前記第１の波長帯域より狭い４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの第２の波長帯域の蛍光の強度を反射光の強度で除算した第２の蛍光収率演算値との差に基づいた差分蛍光診断情報を生成して出力することにより、観察者はこの差分蛍光診断情報に基づいて、被測定部が非清浄組織であることを識別することができる。
【００３１】
本発明の第５の蛍光診断情報生成装置によれば、例えば４８０ｎｍ近傍の第３の波長波長帯域の蛍光の強度を、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの第１の波長帯域の蛍光の強度で除算した第１の規格化蛍光演算値に基づいた第１の蛍光診断情報と、４８０ｎｍ近傍の第３の波長帯域の蛍光の強度を、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの第２の波長帯域の蛍光の強度で除算した第２の規格化蛍光演算値に基づいた第２の蛍光診断情報とを生成して出力することにより、観察者はこれらの２種類の蛍光診断情報を比較して、第１の蛍光診断情報と第２の蛍光診断情報との間にあきらかな差が生じている場合には、その被測定部が非清浄組織であることを識別することができる。
【００３２】
本発明の第６の蛍光診断情報生成装置によれば、例えば４８０ｎｍ近傍の第３の波長帯域の蛍光の強度を、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの第１の波長帯域の蛍光の強度で除算した第１の規格化蛍光演算値と、４８０ｎｍ近傍の第３の波長帯域の蛍光の強度を、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの第２の波長帯域の蛍光の強度で除算した第２の規格化蛍光演算値との基づいた差分蛍光診断情報とを生成して出力することにより、観察者はこの差分蛍光診断情報に基づいて、被測定部が非清浄組織であることを識別することができる。
【００３３】
また本蛍光診断情報生成装置の一部または全部が、生体内部に挿入される内視鏡装置の形態であれば、本装置の利便性を一層向上することができる。
【００３４】
【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詳細に説明する。まず、本発明による第１の蛍光診断情報生成装置を適用した第１の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説明する。図２は蛍光内視鏡装置の概略構成図であり、図３は本蛍光内視鏡装置に搭載される切換フィルタの模式図である。
【００３５】
この蛍光内視鏡装置は、スコープ部１０に内蔵されたイメージファイバ１０３を用いて蛍光像を伝送し、プロセッサ部７０に内蔵されたＣＣＤ撮像素子３０６で蛍光画像データを取得する蛍光内視鏡であり、観察部１に波長４１０ｎｍの励起光Ｌｅを照射して、観察部１から発せられた蛍光から第１の波長帯域である４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの光強度を検出し、この光強度に基づいた白黒画像である蛍光診断画像８０をモニタ５に表示する第１蛍光診断モード、あるいは観察部１に励起光Ｌｅを照射して、観察部１から発せられた蛍光から第２の波長帯域である４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの光強度を検出し、この光強度に基づいた白黒画像である蛍光診断画像８１をモニタ５に表示する第２蛍光診断モードにより動作するものである。２つのモードの切り替えは、入力部６０１からの入力操作により行われる。なお、観察部１内において、ＣＣＤの各画素と対応する領域が被測定部２であり、すなわち多数（ＣＣＤの画素数）の被測定部２が集合して観察部１を形成している。
【００３６】
本発明の第１の実施の形態にかかる蛍光内視鏡装置は、図２に示すように、患者の病巣と疑われる部位に挿入されるスコープ部１０と、蛍光像撮像用の励起光Ｌｅを発する光源を備える照明ユニット２０と、蛍光像ＺｊをＣＣＤ撮像素子で撮像する撮像ユニット３０と、蛍光診断画像データを生成してビデオ信号に変換して出力する蛍光画像処理ユニット４０と、各ユニットに接続され動作タイミングの制御を行うコントローラ６０と、蛍光画像処理ユニット４０から出力された蛍光診断画像データを可視画像として表示するモニタ５とから構成されている。なお、コントローラ６０にはフットスイッチである入力部６０１が接続されている。また、照明ユニット２０、撮像ユニット３０、蛍光画像処理ユニット４０およびコントローラ６０はプロセッサ部７０を構成し、スコープ部１０とプロセッサ部７０およびプロセッサ部７０とモニタ５は、それぞれ図示省略したコネクタにより、接離自在に接続されている。
【００３７】
スコープ部１０は、内部に先端まで延びるライトガイド１０１およびイメージファイバ１０３を備えている。ライトガイド１０１の先端部、即ちスコープ部１０の先端部には、照明レンズ１０４を備えている。また、イメージファイバ１０３は多成分ガラスファイバであり、その先端部には集光レンズ１０５を備えている。ライトガイド１０１は照明ユニット２０へ接続されている。イメージファイバ１０３の一端は、撮像ユニット３０へ接続されている。
【００３８】
照明ユニット２０は、蛍光像撮像用の波長４１０ｎｍの励起光Ｌｅを発するＧａ−Ｎ系半導体レーザ２０１および励起光源用電源２０２を備えている。
【００３９】
撮像ユニット３０は、励起光近傍の波長である４２０ｎｍ以下の波長帯域をカットする励起光カットフィルタ３０１と、２種類の光学フィルタが組み合わされた切換フィルタ３０２と、該切換フィルタ３０２を回転させるフィルタ回転装置３０４と、切換フィルタ３０２を透過した蛍光像を光学レンズ３０５を通して撮像するＣＣＤ撮像素子３０６とが備えられている。
【００４０】
切換フィルタ３０２は、図３に示すように、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの波長帯域を透過させる光学フィルタ３０３ａと、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域を透過させる光学フィルタ３０３ｂとから構成されている。第１蛍光診断モードにおいては、光路上に光学フィルタ３０３ａが配置され、第２蛍光診断モードにおいては、光路上に光学フィルタ３０３ｂが配置されるように、フィルタ回転装置３０４を介してコントローラ６０に制御されている。
【００４１】
蛍光画像処理ユニット４０は、ＣＣＤ撮像素子３０６で撮像された信号のプロセス処理を行う信号処理回路４０１、該信号処理回路４０１で得られた画像データをデジタル化するＡ／Ｄ変換回路４０２、デジタル化された画像データを記憶する画像メモリ４０３、第１蛍光診断画像データ８０’を生成し、後述するビデオ信号処理回路４０６へ出力する第１蛍光診断画像生成部４０４、第２蛍光診断画像データ８１’を生成し、後述するビデオ信号処理回路４０６へ出力する第２蛍光診断画像生成部４０５、蛍光診断画像データをビデオ信号に変換してモニタ５へ出力するビデオ信号処理回路４０６とを備えている。コントローラ６０は、各部位に接続され、動作タイミングを制御している
なお、本実施の形態においては、イメージファイバ１０３、光学フィルタ３０３ａおよびＣＣＤ撮像素子３０６は、発明の第１の蛍光強度検出手段として機能し、イメージファイバ１０３、光学フィルタ３０３ｂおよびＣＣＤ撮像素子３０６は、発明の第２の蛍光強度検出手段として機能するものである。また、第１蛍光診断画像データ８０’は本発明の第１の蛍光診断情報であり、第２蛍光診断画像データ８１’は本発明の第２の蛍光診断情報であり、第１蛍光診断画像生成部４０４および第２蛍光診断画像生成部４０５は、本発明の診断情報生成手段として機能するものである。
【００４２】
以下、本発明による蛍光内視鏡装置の動作について説明する。撮像に先立ち、観察者はスコープ部１０を、被験者の体腔内に挿入し、スコープ部１０先端を観察部１の近傍に誘導する。さらに、スコープ部１０先端から観察部１の各被測定部２までの距離が、所定距離となるように、スコープ部１０先端を位置決めする。
【００４３】
まず第１蛍光診断モードが選択された際の動作について説明する。コントローラ６０からの信号に基づき、励起光源用電源２０２が駆動され、Ｇａ−Ｎ系半導体レーザ２０１から波長４１０ｎｍの励起光Ｌｅが射出される。励起光Ｌｅは、レンズ２０３を透過し、ライトガイド１０１に入射され、スコープ部１０先端まで導光された後、照明レンズ１０４から観察部１へ照射される。
【００４４】
励起光Ｌｅを照射されることにより生じる観察部１からの蛍光像Ｚｊは、集光レンズ１０５により集光され、イメージファイバ１０３の先端に入射し、イメージファイバ１０３を経て、レンズ３０７により集光され、励起光カットフィルタ３０１を透過し、４２０ｎｍ以下の波長がカットされる。さらに切換フィルタ３０２の光学フィルタ３０３ａを透過する。なお、光学フィルタ３０３ａは、前述したように４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの光を透過させるバンドパスフィルタである。光学フィルタ３０３ａを透過した蛍光像は、光学レンズ３０５で集光され、ＣＣＤ撮像素子３０６で受光され、光電変換された後、信号処理回路４０１でプロセス処理を施され画像データとして出力される。Ａ／Ｄ変換回路４０２でデジタル化された画像データは、画像メモリ４０３へ保存される。この際、光学フィルタ３０３ａは、前述したように、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの光を透過させるバンドパスフィルタであるため、この画像データは４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの波長帯域の蛍光画像データ（以下蛍光画像データ（７３０）と記載）となる。
【００４５】
蛍光診断画像生成部４０４では、蛍光画像データ（７３０）の各画素値に応じて輝度情報が設定され、黒白画像データである第１蛍光診断画像データ８０’が生成され、ビデオ信号処理回路４０６へ出力される。ビデオ信号処理回路４０６では、第１蛍光診断画像データ８０’をビデオ信号に変換し、モニタ５に出力する。モニタ５には、黒白画像である第１蛍光診断画像８０が表示される。
【００４６】
第１蛍光診断画像８０は、蛍光画像データ（７３０）の画素値に応じて輝度が設定されている黒白画像である。通常、清浄な正常組織から発せられた蛍光の光強度は大きく、清浄な病変組織から発せられた蛍光の光強度は小さい。このため、表示された第１蛍光診断画像８０の全域の輝度が大きい場合には、観察部１には、光強度が小さい蛍光が発せられる組織、すなわち清浄な病変組織あるいは非清浄組織が含まれていないとみなすことができる。
【００４７】
一方、表示された第１蛍光診断画像８０の中に、輝度が小さい部位がある場合には、観察部１には、光強度が小さい蛍光を発する組織、すなわち清浄な病変組織あるいは非清浄組織が含まれていることを容易に認識することができる。
【００４８】
通常、観察者は、このような第１蛍光診断画像８０を観察しながら、スコープ部１０を移動させる。第１蛍光診断画像８０に輝度の小さい部位が表れ、この部位が清浄な病変組織であるか、あるいは非清浄組織であるかが判断できない場合には、観察者は、入力部６０１を介して第１蛍光診断モードから第２蛍光診断モードに切り換える。
【００４９】
第２蛍光診断モードが選択されると、切換フィルタ３０２の光学フィルタ３０３ｂが光路上に配置される。第１蛍光診断モードと同様に、Ｇａ−Ｎ系半導体レーザ２０１から波長４１０ｎｍの励起光Ｌｅが射出され、蛍光像Ｚｊが取得される。イメージファイバ１０３および光学フィルタ３０３ｂを透過した蛍光像は、光学レンズ３０５で集光され、ＣＣＤ撮像素子３０６で受光される。ＣＣＤ撮像素子３０６から出力された画像データは、信号処理回路４０１でプロセス処理を施されＡ／Ｄ変換回路４０２でデジタル化され、画像メモリ４０３へ保存される。この際、光学フィルタ３０３ｂは、前述したように、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの光を透過させるバンドパスフィルタであるため、この画像データは４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域の蛍光画像データ（以後蛍光画像データ（６５０）と記載））となる。
【００５０】
蛍光診断画像生成部４０５では、蛍光画像データ（６５０）の各画素値に応じて輝度情報が設定され、黒白画像データである第２蛍光診断画像データ８１’が生成され、ビデオ信号処理回路４０６へ出力される。ビデオ信号処理回路４０６では、第２蛍光診断画像データ８１’をビデオ信号に変換し、モニタ５に出力する。モニタ５には、黒白画像である第２蛍光診断画像８１が表示される。
【００５１】
清浄な正常組織および清浄な病変組織から発せられた蛍光においては、６５０ｎｍより長い波長帯域には、光強度の大きなピークはないため、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの第１の波長帯域の蛍光強度を検出した場合と、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの第２の波長帯域の蛍光強度を検出した場合とでは、その検出値に大きな差が生じることはなく、第１蛍光診断画像８０と、第２蛍光診断画像８１を比べた場合に、その輝度には大きな差が生じることはない。
【００５２】
一方、非清浄組織から発せられた蛍光は、６５０ｎｍより長波長側に光強度の最大ピークあるいは２番目のピークを有している。このため、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの第１の波長帯域の蛍光強度を検出した場合と、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域の蛍光強度を検出した場合とでは、その検出値にあきらかな差が生じるので、第２蛍光診断画像８１における輝度は、第１蛍光診断画像８０における輝度に比べ、あきらかに小さくなる。
【００５３】
すなわち、観察者は、第１蛍光診断画像８０と第２蛍光診断画像８１を比較し、第２蛍光診断画像８１における輝度が第１蛍光診断画像８０における輝度よりあきらかに小さい被測定部２は、非清浄組織であると識別できる。
【００５４】
また、第１蛍光診断画像８０における輝度と第２蛍光診断画像８１における輝度にほとんど差がない被測定部２は、清浄な組織であると識別できる。さらに、輝度にほとんど差がない部位に関しては、第１蛍光診断画像８０または第２蛍光診断画像８１において、輝度が大きい被測定部２は清浄な正常組織であり、輝度が小さい被測定部２は、清浄な病変組織であると識別できる。
【００５５】
以上の説明で明かなように、本実施の形態においては、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの第１の波長帯域の蛍光の強度に基づいた第１蛍光診断画像８０と、第１の波長帯域に含まれる波長帯域でかつ前記第１の波長帯域より狭い４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの第２の波長帯域の蛍光の強度に基づいた第２蛍光診断画像８１が表示されるため、観察者はこれらの２種類の蛍光診断画像を比較して、第１の蛍光診断画像８０における輝度と、第２の蛍光診断画像８１における輝度との間にあきらかな差が生じているか否かを知ることにより、その被測定部２が非清浄組織であるか清浄組織であるかを識別することができ、組織性状の識別精度を向上させることができる。
【００５６】
次に、本発明による第２の蛍光診断情報生成装置を適用した第２の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説明する。図４は蛍光内視鏡装置の概略構成図である。なお、図２に示す第１の具体的な実施の形態と共通の要素については同番号を付し、特に必要のない限りその説明は省略する。
【００５７】
この蛍光内視鏡装置は、スコープ部１０に内蔵されたイメージファイバ１０３を用いて蛍光像を伝送し、プロセッサ部７１に内蔵されたＣＣＤ撮像素子３０６で蛍光画像データを取得する蛍光内視鏡装置であり、観察部１に波長４１０ｎｍの励起光Ｌｅを照射して、観察部１から発せられた蛍光から波長帯域４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの光強度を検出し、この光強度に基づいて作成された白黒画像である第１蛍光診断画像８０をモニタ５に表示する第１蛍光診断モード、あるいは観察部１に励起光Ｌｅを照射して、観察部１から発せられた蛍光から波長帯域４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの光強度および波長帯域４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの光強度を検出し、これらの光強度の差（以下光強度差と記載）に基づいて作成された第２蛍光診断画像８２をモニタ５に表示する第２蛍光診断モードにより動作するものである。２つのモードの切り替えは、入力部６０１からの入力操作により行われる。
【００５８】
本発明の第２の実施の形態にかかる蛍光内視鏡装置は、図４に示すように、患者の病巣と疑われる部位に挿入されるスコープ部１０と、照明ユニット２０と、撮像ユニット３０と、蛍光診断画像データを生成してビデオ信号に変換して出力する蛍光画像処理ユニット４１と、各ユニットに接続され動作タイミングの制御を行うコントローラ６１と、モニタ５とから構成されている。なお、コントローラ６１には入力部６０１が接続されている。また、照明ユニット２０、撮像ユニット３０、蛍光画像処理ユニット４１およびコントローラ６１はプロセッサ部７１を構成し、スコープ部１０とプロセッサ部７１およびプロセッサ部７１とモニタ５は、それぞれ図示省略したコネクタにより、接離自在に接続されている。
【００５９】
撮像ユニット３０の切換フィルタ３０２は、第１蛍光診断モードにおいては、光路上に光学フィルタ３０３ａが配置され、第２蛍光診断モードにおいては、光路上に光学フィルタ３０３ａおよび光学フィルタ３０３ｂが交互に配置されるように、フィルタ回転装置３０４を介してコントローラ６１に制御されている。
【００６０】
蛍光画像処理ユニット４１は、信号処理回路４０１、Ａ／Ｄ変換回路４０２、画像メモリ４１１、第１蛍光診断画像データ８０’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する第１蛍光診断画像生成部４０４、予め複数の清浄な生体組織から取得された基準値を記憶する記憶部４１２、該記憶部４１２に記憶された基準値と、光強度差に基づいて第２蛍光診断画像データ８２’を作成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する第２蛍光診断画像生成部４１３と、ビデオ信号処理回路４０６とを備えている。コントローラ６１は、各部位に接続され、動作タイミングを制御している。なお、本実施の形態においては、第２蛍光診断画像データ８２’は本発明の差分蛍光診断情報であり、第２蛍光診断画像生成部４１３は、本発明の診断情報生成手段として機能するものである。
【００６１】
以下、本発明による蛍光内視鏡装置の動作について説明する。まず第１蛍光診断モードが選択された際の表示動作は、第１の実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００６２】
第１蛍光診断モードにおいては、観察者は、第１蛍光診断画像８０を観察しながら、スコープ部１０を移動させる。第１蛍光診断画像８０に輝度の小さい部位が表れ、この部位が清浄な病変組織であるか、あるいは非清浄組織であるかが判断できない場合には、観察者は、入力部６０１を介して第１蛍光診断モードから第２蛍光診断モードに切り換える。
【００６３】
第２蛍光診断モードが選択されると、切換フィルタ３０２の光学フィルタ３０３ａおよび３０３ｂが交互に光路上に配置される。光学フィルタ３０３ａが光路上に配置された場合には、第１蛍光診断モードとほぼ同様の動作により、画像メモリ４１１に、蛍光画像データ（７３０）が記憶される。また、光学フィルタ３０３ｂが光路上に配置された場合には、同様に画像メモリ４１１に、蛍光画像データ（６５０）が記憶される。
【００６４】
画像メモリ４１１に、蛍光画像データ（７３０）および蛍光画像データ（６５０）が記憶されると、第２蛍光診断画像生成部４１３では、各画素毎に、蛍光画像データ（７３０）の画素値をＦ１、蛍光画像データ（６５０）画素値をＦ２として、次式より妨害因子判定値Ｂ１を算出する。
【００６５】
Ｂ１＝（Ｆ１−Ｆ２）／Ｆ１
なお、記憶部４１２には、予め複数の清浄な既知病変組織から取得した妨害因子判定値Ｂ１の平均値であるＢ１Ａおよび妨害因子判定値Ｂ１の標準偏差であるＢ１Ｓが、基準値として記憶されている。
【００６６】
蛍光診断画像生成部４１３では、算出した妨害因子判定値Ｂ１が、次式を満たす場合には、妨害因子判定値Ｂ１と対応する被測定部２は非清浄組織であると判定し、次式を満たさない場合には、清浄組織であると判定する。
【００６７】
Ｂ１≧Ｂ１Ａ＋Ｂ１Ｓ
次に、非清浄組織であると判定された画素に色情報としてマゼンダを割り当てた妨害因子判定画像データを生成する。
【００６８】
その後、第１蛍光診断モードと同様に、まず蛍光画像データ（７３０）の画素値に応じて、輝度を設定した黒白画像データを作成し、この黒白画像データに、上記の妨害因子判定画像を重畳して第２蛍光診断画像データ８２’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する。ビデオ信号処理回路４０６では、第２蛍光診断画像データ８２’をビデオ信号に変換し、モニタ５に出力する。モニタ５には、非清浄組織がマゼンダで表示され、残りの部位は、黒白で表示される第２蛍光診断画像８２が表示される。
【００６９】
観察者は、第２蛍光診断画像８２を観察すれば、容易にマゼンダで表示される非清浄組織を識別することができる。
【００７０】
以上の説明で明かなように、本実施の形態における蛍光内視鏡装置においては、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの第１の波長帯域の蛍光の強度と、第１の波長帯域に含まれる波長帯域でかつ前記第１の波長帯域より狭い４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの第２の波長帯域の蛍光の強度との差に基づいて、蛍光強度差が大きい非清浄組織はマゼンダで表示される第２蛍光診断画像８２が表示されるので、観察者はこの第２蛍光診断画像８２を観察することにより、容易に被測定部２が非清浄組織であるか清浄組織であるかを識別することができる。
【００７１】
また、第２蛍光診断画像８２において、黒白画像として表示される被測定部２に関しても、第１の実施形態における蛍光内視鏡装置と同様に、輝度が大きい被測定部２は清浄な正常組織であり、輝度が小さい被測定部２は清浄な病変組織であると識別できる。
【００７２】
次に、本発明による第２の蛍光診断情報生成装置を適用した第３の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説明する。図５は本蛍光内視鏡装置の概略構成図であり、図６は本蛍光内視鏡装置に搭載されるモザイクフィルタの模式図である。なお、図２に示す第１の具体的な実施の形態と共通の要素については同番号を付し、特に必要のない限りその説明は省略する。
【００７３】
この蛍光内視鏡装置は、スコープ部１２に内蔵されたＣＣＤ撮像素子１２５を用いて蛍光像を取得する蛍光内視鏡装置であり、観察部１に波長４１０ｎｍの励起光Ｌｅを照射して、観察部１から発せられた蛍光から波長帯域４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの光強度を検出し、この光強度に基づいて作成された白黒画像である第１蛍光診断画像８３をモニタ５に表示する第１蛍光診断モード、あるいは観察部１に励起光Ｌｅを照射して、観察部１から発せられた蛍光から波長帯域４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの光強度および波長帯域４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの光強度を検出し、これらの光強度差に基づいて作成された第２蛍光診断画像８４をモニタ５に表示する第２蛍光診断モードにより動作するものである。２つのモードの切り替えは、入力部６０１からの入力操作により行われる。
【００７４】
本発明の第３の実施の形態にかかる蛍光内視鏡装置は、患者の病巣と疑われる部位に挿入されるスコープ部１２と、照明ユニット２０と、蛍光診断画像データを生成してビデオ信号に変換して出力する蛍光画像処理ユニット４２と、各ユニットに接続され動作タイミングの制御を行うコントローラ６２と、モニタ５とから構成されている。なお、コントローラ６２には入力部６０１が接続されている。
【００７５】
なお照明ユニット２０、蛍光画像処理ユニット４２およびコントローラ６２はプロセッサ部７２を構成し、スコープ部１２とプロセッサ部７２およびプロセッサ部７２とモニタ５は、それぞれ図示省略したコネクタにより、接離自在に接続されている。
【００７６】
スコープ部１２は、内部に先端まで延びるライトガイド１０１およびＣＣＤケーブル１２１を備えている。ライトガイド１０１およびＣＣＤケーブル１２１の先端部、即ちスコープ部１２の先端部には、照明レンズ１０４および対物レンズ１２２を備えている。ＣＣＤケーブル１２１の先端部には、微少な光学フィルタがモザイク状に組み合わされたモザイクフィルタ１２３がオンチップされたＣＣＤ撮像素子１２５が接続され、該ＣＣＤ撮像素子１２５には、プリズム１２６が取り付けられている。また、プリズム１２６と対物レンズ１２２の間には、波長４２０ｎｍ以下の波長の光をカットする励起光カットフィルタ１２７が取り付けられている。
【００７７】
ＣＣＤケーブル１２１の一端は、蛍光画像処理ユニット４２へ接続されている。モザイクフィルタ１２３は、図６に示すように、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの波長帯域の光を透過させるバンドパスフィルタである微少な光学フィルタ１２４ａと、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域の光を透過させるバンドパスフィルタである微少な光学フィルタ１２４ｂとが組み合わされ、各光学フィルタはＣＣＤ撮像素子１２５の画素に一対一で対応している。
【００７８】
蛍光画像処理ユニット４２は、信号処理回路４０１、Ａ／Ｄ変換回路４０２、画像メモリ４２１、第１蛍光診断画像データ８３’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する第１蛍光診断画像生成部４２２、予め複数の清浄な生体組織から取得された基準値を記憶する記憶部４２３、該記憶部４２３に記憶された基準値と、光強度差に基づいて第２蛍光診断画像データ８４’を作成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する第２蛍光診断画像生成部４２４と、ビデオ信号処理回路４０６とを備えている。コントローラ６２は、各部位に接続され、動作タイミングを制御している。
【００７９】
なお、本実施の形態においては、光学フィルタ１２４ａおよびＣＣＤ撮像素子１２５は、発明の第１の蛍光強度検出手段として機能し、光学フィルタ１２４ｂおよびＣＣＤ撮像素子１２５は、発明の第２の蛍光強度検出手段として機能するものである。また第２蛍光診断画像データ８４’は発明の差分蛍光診断情報であり、第２蛍光診断画像生成部４２４は、発明の診断情報生成手段として機能するものである。
【００８０】
以下、本発明による蛍光内視鏡装置の動作について説明する。まず第１蛍光診断モードが選択された際の動作について説明する。コントローラ６２からの信号に基づき、励起光Ｌｅが射出され、観察部１へ照射される。励起光Ｌｅを照射されることにより生じる観察部１からの蛍光は、集光レンズ１２２により集光され、励起光カットフィルタ１２７により４２０ｎｍ以下の波長帯域に光がカットされ、プリズム１２６に反射して、モザイクフィルタ１２３を透過して、ＣＣＤ撮像素子１２５上に蛍光像Ｚｊとして結像される。この際励起光Ｌｅの反射光は、励起光カットフィルタ１２７によりカットされるため、ＣＣＤ撮像素子１２５に入射することはない。ＣＣＤ撮像素子１２５では、蛍光像Ｚｊが受光されて、光電変換され、光の強弱に応じた画像データに変換されて出力される。
【００８１】
ＣＣＤ撮像素子１２５から出力された信号は、蛍光画像処理ユニット４２の信号処理回路４０１で、プロセス処理を施され、Ａ／Ｄ変換回路４０２でデジタル信号に変換されて、光学フィルタ１２４ａを透過した画像データ、すなわち４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの波長帯域の画像データである蛍光画像データ（７３０）と、光学フィルタ１２４ｂを透過した４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域の画像データである蛍光画像データ（６５０）とに分けて、画像メモリ４２１に記憶される。
【００８２】
第１蛍光診断画像生成部４２２では、蛍光画像データ（７３０）の各画素値に応じて輝度情報が設定され、黒白画像データである第１蛍光診断画像データ８３’が生成され、ビデオ信号処理回路４０６へ出力される。ビデオ信号処理回路４０６では、第１蛍光診断画像データ８３’をビデオ信号に変換し、モニタ５に出力する。モニタ５には、黒白画像である第１蛍光診断画像８３が表示される。なお、モザイクフィルタ１２３の光学フィルタ１２４ｂに対応するために、蛍光画像データ（７３０）が取得されていない画素においては、隣接する画素の画素値に応じて輝度情報を設定する。
【００８３】
第１蛍光診断画像８３は、蛍光画像データ（７３０）の画素値に応じて輝度が設定されている黒白画像であり、第１の実施形態にける第１蛍光診断画像８０とほぼ同様な画像である。観察者は、このような第１蛍光診断画像８３を観察しながら、スコープ部１０を移動させる。第１蛍光診断画像８３に輝度の小さい部位が表れ、この部位が清浄な病変組織であるか、あるいは非清浄組織であるかが判断できない場合には、観察者は、入力部６０１を介して第１蛍光診断モードから第２蛍光診断モードに切り換える。
【００８４】
第２蛍光診断モードが選択されると、第１蛍光診断モードとほぼ同様の動作により、画像メモリ４２１に、蛍光画像データ（７３０）と蛍光画像データ（６５０）が記憶される。
【００８５】
第２蛍光診断画像生成部４２４では、隣接する画素毎に、蛍光画像データ（７３０）の画素値をＦ３、蛍光画像データ（６５０）画素値をＦ４として、次式より差分画素値Ｂ２を算出する。
【００８６】
Ｂ２＝Ｆ３−Ｆ４
なお、記憶部４２３には、予め複数の清浄な既知病変組織から取得した差分画素値Ｂ２の平均値Ｂ２Ａおよび標準偏差Ｂ２Ｓが、基準値として記憶されている。
【００８７】
第２蛍光診断画像生成部４２４では、算出した差分画素値Ｂ２と平均値Ｂ２Ａおよび標準偏差Ｂ２Ｓから次式を用いて、妨害因子影響度Ｂ３を算出する。
【００８８】
Ｂ３＝｛（Ｂ２−Ｂ２Ａ）／Ｂ２Ｓ｝２
さらに、このＢ３の値に応じて色情報を割り当てた妨害因子判定画像データを生成する。この際には、例えば妨害因子影響度Ｂ３の値が小さい方から大きい方へ、白色からマゼンダへ順次色が変化するように色情報を割り当てる。
【００８９】
その後、第１蛍光診断モードと同様に、蛍光画像データ（７３０）の画素値に応じて、輝度を設定した黒白画像データを作成し、この黒白画像データに上記の妨害因子判定画像データを重畳して第２蛍光診断画像データ８４’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する。ビデオ信号処理回路４０６では、第２蛍光診断画像データ８４’をビデオ信号に変換し、モニタ５に出力する。モニタ５には、妨害因子影響度Ｂ３の値が大きい部位、すなわち非清浄組織はマゼンダで表示され、順次妨害因子影響度Ｂ３の値が小さくなるにつれ、白色に近づき、清浄組織は白で表示される第２蛍光診断画像８４が表示される。観察者は、第２蛍光診断画像８４を観察すれば、容易にマゼンダで表示される非清浄組織を識別することができる。
【００９０】
以上の説明で明かなように、本実施の形態における蛍光内視鏡装置においては、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの第１の波長帯域の蛍光の強度と、第１の波長帯域に含まれる波長帯域でかつ前記第１の波長帯域より狭い４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの第２の波長帯域の蛍光の強度との差に基づいて算出された妨害因子影響度Ｂ３が大きい非清浄組織はマゼンダで表示される第２蛍光診断画像８４が表示されるので、観察者はこの第２蛍光診断画像８４を観察することにより、容易に被測定部２が非清浄組織であるか清浄組織であるかを識別することができる。
【００９１】
また、第２蛍光診断画像８４において、白色で表示される部位、すなわち清浄組織である部位の被測定部２に関しても、第１の実施形態における蛍光内視鏡装置と同様に、輝度が大きい被測定部２は清浄な正常組織であり、輝度が小さい被測定部２は清浄な病変組織であると識別できる。
【００９２】
次に、本発明による第３の蛍光診断情報生成装置を適用した第４の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説明する。図７は、蛍光内視鏡装置の概略構成図であり、図８は本蛍光内視鏡装置に搭載される切換フィルタの模式図である。なお、図２に示す第１の具体的な実施の形態と共通の要素については同番号を付し、特に必要のない限りその説明は省略する。
【００９３】
本蛍光内視鏡装置は、スコープ部１３に内蔵されたイメージファイバ１０３を用いて蛍光像を伝送し、プロセッサ部７３に内蔵されたＣＣＤ撮像素子３０６で蛍光画像データを取得する蛍光内視鏡であり、波長４１０ｎｍの励起光Ｌｅが照射された観察部１から発せられた蛍光から波長帯域４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの蛍光画像データ（７３０）を取得し、近赤外光である参照光Ｌｓを照射された観察部１の反射光からＩＲ反射画像データを取得し、対応する画素毎に蛍光画像データ（７３０）の画素値をＩＲ反射画像データの画素値で除算した蛍光収率演算値（以下蛍光収率演算値（７３０）と記載）を求め、該蛍光収率演算値（７３０）に基づいて色情報を作成し、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を作成し、両画像情報を合成した第１蛍光診断画像８５をモニタ５上に表示する第１蛍光診断モード、あるいは波長４１０ｎｍの励起光Ｌｅが照射された観察部１から発せられた蛍光から波長帯域４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの蛍光画像データ（６５０）を取得し、近赤外光である参照光Ｌｓを照射された観察部１の反射光からＩＲ反射画像データを取得し、対応する画素毎に蛍光画像データ（６５０）の画素値をＩＲ反射画像データの画素値で除算した蛍光収率演算値（以下蛍光収率演算値（６５０）と記載）を求め、該蛍光収率演算値（６５０）に基づいて色情報を作成し、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を作成し、両画像情報を合成した第２蛍光診断画像８６をモニタ５上に表示する第２蛍光診断モードにより動作するものである。２つのモードの切り替えは、入力部６０１からの入力操作により行われる。
【００９４】
本発明の第４の実施の形態にかかる蛍光内視鏡装置は、患者の病巣と疑われる部位に挿入されるスコープ部１３と、蛍光像撮像用の励起光Ｌｅと、ＩＲ反射光像撮像用の参照光Ｌｓを発する光源を備える照明ユニット２３と、蛍光像ＺｊおよびＩＲ反射光像ＺｓをＣＣＤ撮像素子３０６で撮像する撮像ユニット３３と、第１蛍光診断モードにおいては、蛍光収率演算値（７３０）に基づいた色情報と、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいた輝度情報を作成し、両情報から第１蛍光診断画像データ８５を生成してビデオ信号に変換して出力し、第２蛍光診断モードにおいては、蛍光収率演算値（６５０）に基づいた色情報と、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいた輝度情報を作成し、両情報から第２蛍光診断画像データ８６を生成してビデオ信号に変換して出力する蛍光画像処理ユニット４０と、各ユニットに接続され動作タイミングの制御を行うコントローラ６３と、蛍光画像処理ユニット４０から出力された第１蛍光診断画像データ８５または第２蛍光診断画像データ８６を可視画像として表示するモニタ５とから構成されている。
【００９５】
なお、コントローラ６３には入力部６０１が接続されている。また、照明ユニット２３、撮像ユニット３３、蛍光画像処理ユニット４３およびコントローラ６３はプロセッサ部７３を構成し、スコープ部１３とプロセッサ部７３およびプロセッサ部７３とモニタ５は、それぞれ図示省略したコネクタにより、接離自在に接続されている。
【００９６】
スコープ部１３は、内部に先端まで延びるライトガイド１３１およびイメージファイバ１０３を備えている。ライトガイド１３１の先端部、即ちスコープ部１３の先端部には、照明レンズ１０４を備えている。
【００９７】
ライトガイド１３１は、励起光Ｌｅ用のライトガイド１３２ａおよび参照光Ｌｓ用のライトガイド１３２ｂがバンドルされ、ケーブル状に一体化されており、各ライトガイドは、照明ユニット２３へ接続されている。イメージファイバ１０３の一端は、撮像ユニット３３へ接続されている。
【００９８】
照明ユニット２３は、Ｇａ−Ｎ系半導体レーザ２０１、励起光源用電源２０２、ＩＲ反射光像撮像用の近赤外光である参照光Ｌｓを発する半導体レーザである参照光源２０４および参照光源用電源２０５を備えている。
【００９９】
撮像ユニット３３は、励起光カットフィルタ３０１と、３種類の光学フィルタが組み合わされた切換フィルタ３３１と、該切換フィルタ３３１を回転させるフィルタ回転装置３３３と、ＣＣＤ撮像素子３０６とが備えられている。
【０１００】
切換フィルタ３３１は、図８に示すように、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの波長帯域を透過させる光学フィルタ３３２ａと、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域を透過させる光学フィルタ３３２ｂと、全波長帯域を透過させるフィルタ３３２ｃとから構成されている。
【０１０１】
光学フィルタ３３２ａは、蛍光画像データ（７３０）取得用の光学フィルタであり、光学フィルタ３３２ｂは蛍光画像データ（６５０）取得用の光学フィルタであり、光学フィルタ３３２ｃは、ＩＲ反射画像データ取得用の光学フィルタである。この切換フィルタ３３１は、第１蛍光診断モードにおいては、励起光Ｌｅが照射されている場合には、光路上に光学フィルタ３３２ａが配置され、参照光Ｌｓが照射されている場合には、光路上に光学フィルタ３３２ｃが配置され、また第２蛍光診断モードにおいては、励起光Ｌｅが照射されている場合には、光路上に光学フィルタ３３２ｂが配置され、参照光Ｌｓが照射されている場合には、光路上に光学フィルタ３３２ｃが配置されるようにフィルタ回転装置３３３を介してコントローラ６３に制御されている。
【０１０２】
蛍光画像処理ユニット４３は、ＣＣＤ撮像素子３０６で撮像された信号のプロセス処理を行う信号処理回路４０１、該信号処理回路４０１で得られた画像データをデジタル化するＡ／Ｄ変換回路４０２、蛍光画像データ（７３０）と、蛍光画像データ（６５０）と、ＩＲ反射画像データとを、異なる記憶領域に保存する画像メモリ４３１と、第１蛍光診断モードにおいて、対応する画素毎に、画像メモリ４３１に記憶された蛍光画像データ（７３０）の画素値をＩＲ反射画像データの画素値で除算して、蛍光収率演算値（７３０）を算出する第１蛍光演算値算出部４３２と、蛍光収率演算値（７３０）に基づいて色情報を割り当て、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して第１蛍光診断画像データ８５’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する第１蛍光診断画像生成部４３３と、第２蛍光診断モードにおいて、対応する画素毎に、画像メモリ４３１に記憶された蛍光画像データ（６５０）の画素値をＩＲ反射画像データの画素値で除算して、蛍光収率演算値（６５０）を算出する第２蛍光演算値算出部４３４と、蛍光収率演算値（６５０）に基づいて色情報を割り当て、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して第２蛍光診断画像データ８６’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する第２蛍光診断画像生成部４３５と、ビデオ信号処理回路４０６とを備えている。コントローラ６３は、各ユニットに接続され、動作タイミングを制御している。
【０１０３】
なお、本実施の形態においては、光学フィルタ３３２ａおよびＣＣＤ撮像素子３０６は、発明の第１の蛍光強度検出手段として機能し、光学フィルタ３３２ｂおよびＣＣＤ撮像素子３０６は、発明の第２の蛍光強度検出手段として機能する。また、第１蛍光診断画像データ８５’は本発明の第１の蛍光診断情報であり、第２蛍光診断画像データ８６’は第２の蛍光診断情報である。第１蛍光演算値算出部４３２は本発明の第１の蛍光演算値算出手段として機能し、第２蛍光演算値算出部４３４は第２の蛍光演算値算出手段として機能し、第１蛍光診断画像生成部４３３および第２蛍光診断画像生成部４３５は診断情報生成手段として機能するものである。
【０１０４】
以下、本発明による蛍光内視鏡装置の動作について説明する。まず第１蛍光診断モードが選択された際の動作について説明する。蛍光像Ｚｊの撮像とＩＲ反射光像Ｚｓの撮像とが時分割で行われる。各像を時分割で撮像するために、照明ユニット２３からは、励起光Ｌｅおよび参照光Ｌｓが順次射出される。
【０１０５】
蛍光像の撮像に際して、コントローラ６３からの信号に基づき、励起光Ｌｅが射出され、ライトガイド１３２ａに入射され、スコープ部１３先端まで導光された後、照明レンズ１０４から観察部１へ照射される。
【０１０６】
励起光Ｌｅを照射されることにより生じる観察部１からの蛍光像Ｚｊは、集光レンズ１０５により集光され、イメージファイバ１０３の先端に入射し、イメージファイバ１０３を経て、レンズ３０７により集光され、励起光カットフィルタ３０１を透過し、４２０ｎｍ以下の波長がカットされる。さらに切換フィルタ３３１の光学フィルタ３３２ａを透過する。光学フィルタ３３２ａを透過した蛍光像は、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの波長帯域の蛍光像となる。
【０１０７】
この蛍光像は、光学レンズ３０５で集光され、ＣＣＤ撮像素子３０６で受光され、光電変換された後、信号処理回路４０１でプロセス処理を施され蛍光画像データ（７３０）として出力される。Ａ／Ｄ変換回路４０２でデジタル化され、画像メモリ４３１の蛍光画像データ（７３０）の記憶領域に保存される。
【０１０８】
ほぼ同様の動作により、参照光源２０４から射出された参照光Ｌｓの反射光からなるＩＲ反射光像Ｚｓは、励起光カットフィルタ３０１を透過し、さらに切換フィルタ３３１の光学フィルタ３３２ｃを透過してＣＣＤ撮像素子３０６で受光され、光電変換された後、信号処理回路４０１でプロセス処理を施されＩＲ反射画像データとして出力され、Ａ／Ｄ変換回路４０２でデジタル化され、画像メモリ４３１のＩＲ反射画像データの記憶領域に保存される。
【０１０９】
画像メモリ４３１へ、上記の蛍光画像データ（７３０）およびＩＲ反射画像データが記憶されると、第１蛍光演算値算出部４３２では、画素毎に、画像メモリ４３１に記憶された蛍光画像データ（７３０）の画素値をＩＲ反射画像データの画素値により除算して蛍光収率演算値（７３０）を算出する。第１蛍光診断画像生成部４３３では、この蛍光収率演算値（７３０）に基づいて色情報を割り当て、またＩＲ反射画像データの画素値に基づいて、輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して第１蛍光診断画像データ８５’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する。ビデオ信号処理回路４０６では、第１蛍光診断画像データ８５’をビデオ信号に変換し、モニタ５に出力する。モニタ５には、疑似カラー画像である第１蛍光診断画像８５が表示される。
【０１１０】
なお、第１蛍光診断画像８５は、蛍光収率演算値（７３０）に応じて表示色が変化し、ＩＲ反射画像データの画素値に応じて輝度が変化する疑似カラーで表示されている。通常、清浄な正常組織から発せられた蛍光の蛍光収率演算値は大きく、清浄な病変組織から発せられた蛍光の蛍光収率演算値は小さいので、表示色の差異が明らかになるような疑似カラーを設定することにより、例えば蛍光収率演算値が大きい方から小さい方へ、順次緑色から赤色へ変化するように色情報を割り当てることにより、観察者は、蛍光収率演算値（７３０）が小さい蛍光が発せられる組織、すなわち清浄な病変組織あるいは非清浄組織を容易に認識することができる。また、ＩＲ反射画像データの信号強度に応じて輝度が異なるため、観察部の凹凸や、距離感を備えた第１蛍光診断画像８５を表示することができる。
【０１１１】
観察者は、この第１蛍光診断画像８５を観察しながら、スコープ部１３を移動させる。第１蛍光診断画像８５に赤色で表示される部分が表れ、この赤色で表示される部位が、清浄な病変組織であるか、あるいは非清浄組織であるかが判断できない場合には、観察者は入力装置６０１を介して第２蛍光診断モードに切り換える。
【０１１２】
第２蛍光診断モードが選択されると、第１蛍光診断モードと同様に、蛍光像Ｚｊの撮像とＩＲ反射光像Ｚｓの撮像とが時分割で行われる。各像を時分割で撮像するために、照明ユニット２３からは、励起光Ｌｅおよび参照光Ｌｓが順次射出される。
【０１１３】
励起光Ｌｅを照射されることにより生じる観察部１からの蛍光像Ｚｊは、集光レンズ１０５により集光され、イメージファイバ１０３の先端に入射し、イメージファイバ１０３を経て、レンズ３０７により集光され、励起光カットフィルタ３０１を透過し、さらに切換フィルタ３３１の光学フィルタ３３２ｂを透過する。光学フィルタ３３２ｂを透過した蛍光像は、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域の蛍光像となる。
【０１１４】
この蛍光像は、光学レンズ３０５で集光され、ＣＣＤ撮像素子３０６で受光され、光電変換された後、信号処理回路４０１でプロセス処理を施され蛍光画像データ（６５０）として出力される。Ａ／Ｄ変換回路４０２でデジタル化され、画像メモリ４３１に記憶される。
【０１１５】
画像メモリ４３１へ、上記の蛍光画像データ（６５０）およびＩＲ反射画像データが記憶されると、第２蛍光演算値算出部４３４では、画素毎に、画像メモリ４３１に記憶された蛍光画像データ（６５０）の画素値をＩＲ反射画像データの画素値により除算して蛍光収率演算値（６５０）を算出する。第２蛍光診断画像生成部４３５では、この蛍光収率演算値（６５０）に基づいて色情報を割り当て、またＩＲ反射画像データの画素値に基づいて、輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して第２蛍光診断画像データ８６’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する。ビデオ信号処理回路４０６では、第２蛍光診断画像データ８６’をビデオ信号に変換し、モニタ５に出力する。モニタ５には、疑似カラー画像である第２蛍光診断画像８６が表示される。なお、第２蛍光診断画像８６も、第１蛍光診断画像８５と同様に、蛍光収率演算値（６５０）に応じて表示色が変化し、ＩＲ反射画像データの画素値に応じて輝度が変化する疑似カラーで表示されている。
【０１１６】
清浄な正常組織および清浄な病変組織から発せられた蛍光においては、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの第１の波長帯域の蛍光強度を検出した場合と、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの第２の波長帯域の蛍光強度を検出した場合とでは、その検出値に大きな差が生じることはなく、第１蛍光診断画像８５と、第２蛍光診断画像８６を比べた場合に、その表示色には大きな差が生じることはない。
【０１１７】
一方、非清浄組織から発せられた蛍光は、６５０ｎｍより長波長側に光強度のピークを有しているため、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの第１の波長帯域の蛍光強度に比べ、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域の蛍光強度は小さくなる。このため、蛍光収率演算値（６５０）は、蛍光収率演算値（７３０）に比べて小さくなる。すなわち、蛍光収率演算値にあきらかな差が生じるので、第１蛍光診断画像８５における表示色に比べ、第２蛍光診断画像８６における表示色が赤色に近くなった被測定部２は、非清浄組織であると識別できる。
【０１１８】
また、第１蛍光診断画像８５における表示色と第２蛍光診断画像８６における表示色にほとんど差がない被測定部２は、清浄な組織であると識別できる。さらに、表示色にほとんど差がない部位に関しては、第１蛍光診断画像８５または第２蛍光診断画像８６において、表示色が緑色に近い被測定部２は清浄な正常組織であり、表示色が赤色に近い被測定部２は、清浄な病変組織であると識別できる。
【０１１９】
以上の説明で明かなように、本実施の形態においては、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの第１の波長帯域の蛍光の強度に基づいた第１蛍光診断画像８５と、第１の波長帯域に含まれる波長帯域でかつ前記第１の波長帯域より狭い４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの第２の波長帯域の蛍光の強度に基づいた第２蛍光診断画像８６が表示されるため、観察者はこれらの２種類の蛍光診断画像を比較して、第１蛍光診断画像８５における表示色と、第２蛍光診断画像８６における表示色との間にあきらかな差が生じているか否かを知ることにより、その被測定部２が非清浄組織であるか清浄組織であるかを識別することができ、組織性状の識別精度を向上させることができる。
【０１２０】
次に、本発明による第４の蛍光診断情報生成装置を適用した第５の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説明する。図９は本蛍光内視鏡装置の概略構成図であり、図１０は本蛍光内視鏡装置に搭載されるモザイクフィルタの模式図である。なお、図５に示す第３の具体的な実施の形態と共通の要素、および図７に示す第４の実施の形態と共通の要素については同番号を付し、特に必要のない限りその説明は省略する。
【０１２１】
この蛍光内視鏡装置は、スコープ部１４に内蔵されたＣＣＤ撮像素子１２５を用いて蛍光像を取得する蛍光内視鏡装置であり、蛍光収率演算値（７３０）に基づいて色情報を作成し、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を作成し、両画像情報を合成した第１蛍光診断画像８７をモニタ５上に表示する第１蛍光診断モード、あるいは蛍光収率演算値（７３０）と蛍光収率演算値（６５０）との差に基づいて色情報を作成し、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を作成し、両画像情報を合成した第２蛍光診断画像８８をモニタ５上に表示する第２蛍光診断モードにより動作するものである。２つのモードの切り替えは、入力部６０１からの入力操作により行われる。
【０１２２】
本発明の第５の実施の形態にかかる蛍光内視鏡装置は、患者の病巣と疑われる部位に挿入されるスコープ部１４と、照明ユニット２３と、蛍光診断画像データを生成してビデオ信号に変換して出力する蛍光画像処理ユニット４４と、各ユニットに接続され動作タイミングの制御を行うコントローラ６４と、モニタ５とから構成されている。なお、コントローラ６４には入力部６０１が接続されている。
【０１２３】
なお照明ユニット２３、蛍光画像処理ユニット４４およびコントローラ６４はプロセッサ部７４を構成し、スコープ部１４とプロセッサ部７４およびプロセッサ部７４とモニタ５は、それぞれ図示省略したコネクタにより、接離自在に接続されている。
【０１２４】
スコープ部１４は、内部に先端まで延びるライトガイド１３１およびＣＣＤケーブル１２１を備えている。ライトガイド１３１およびＣＣＤケーブル１２１の先端部、即ちスコープ部１２の先端部には、照明レンズ１０４および対物レンズ１２２を備えている。ＣＣＤケーブル１２１の先端部には、微少な光学フィルタがモザイク状に組み合わされたモザイクフィルタ１４１がオンチップされたＣＣＤ撮像素子１２５が接続され、該ＣＣＤ撮像素子１２５には、プリズム１２６が取り付けられている。
【０１２５】
ＣＣＤケーブル１２１の一端は、蛍光画像処理ユニット４４へ接続されている。モザイクフィルタ１４１は、図１０に示すように、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの波長帯域の光を透過させるバンドパスフィルタである微少な光学フィルタ１４２ａと、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域の光を透過させるバンドパスフィルタである微少な光学フィルタ１４２ｂと、全波長帯域を透過させる光学フィルタ１４２ｃとが組み合わされ、各光学フィルタはＣＣＤ撮像素子１２５の画素に一対一で対応している。
【０１２６】
蛍光画像処理ユニット４４は、ＣＣＤ撮像素子１２５で撮像された信号のプロセス処理を行う信号処理回路４０１、該信号処理回路４０１で得られた画像データをデジタル化するＡ／Ｄ変換回路４０２、蛍光画像データ（７３０）と、蛍光画像データ（６５０）と、ＩＲ反射画像データとを、異なる記憶領域に保存する画像メモリ４４１と、第１蛍光診断モードにおいて、隣合う画素毎に、画像メモリ４４１に記憶された蛍光画像データ（７３０）の画素値をＩＲ反射画像データの画素値で除算して、蛍光収率演算値（７３０）を算出する第１蛍光演算値算出部４４２と、蛍光収率演算値（７３０）に基づいて色情報を割り当て、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して第１蛍光診断画像データ８７’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する第１蛍光診断画像生成部４４３と、第２蛍光診断モードにおいて、隣合う画素毎に、画像メモリ４４１に記憶された蛍光画像データ（６５０）の画素値をＩＲ反射画像データの画素値で除算して、蛍光収率演算値（６５０）を算出する第２蛍光演算値算出部４４４と、予め複数の清浄な生体組織から取得された基準値を記憶する記憶部４４５、該記憶部４４５に記憶された基準値と、蛍光収率演算値（７３０）と蛍光収率演算値（６５０）の差に基づいて色情報を割り当て、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して第２蛍光診断画像データ８８’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する第２蛍光診断画像生成部４４６と、ビデオ信号処理回路４０６とを備えている。コントローラ６４は、各ユニットに接続され、動作タイミングを制御している。
【０１２７】
なお、本実施の形態においては、光学フィルタ１４２ａおよびＣＣＤ撮像素子１２５は、発明の第１の蛍光強度検出手段として機能し、光学フィルタ１４２ｂおよびＣＣＤ撮像素子１２５は、発明の第２の蛍光強度検出手段として機能する。また、第２蛍光診断画像データ８８’は本発明の差分蛍光診断情報であり、第２蛍光診断画像生成部４４６は、本発明の診断情報生成手段として機能するものである。
【０１２８】
以下、本発明による蛍光内視鏡装置の動作について説明する。まず第１蛍光診断モードが選択された際の動作について説明する。蛍光像Ｚｊの撮像とＩＲ反射光像Ｚｓの撮像とが時分割で行われる。各像を時分割で撮像するために、照明ユニット２３からは、励起光Ｌｅおよび参照光Ｌｓが順次射出される。
【０１２９】
蛍光像の撮像に際して、コントローラ６４からの信号に基づき、励起光Ｌｅが射出され、ライトガイド１３２ａに入射され、スコープ部１３先端まで導光された後、照明レンズ１０４から観察部１へ照射される。
【０１３０】
励起光Ｌｅを照射されることにより生じる観察部１からの蛍光像Ｚｊは、集光レンズ１２２により集光され、励起光カットフィルタ１２７を透過し、プリズム１２６で反射されれて、モザイクフィルタ１４１を透過して、ＣＣＤ撮像素子１２５で受光される。ＣＣＤ撮像素子１２５で光電変換され画像データは、ＣＣＤケーブル１２１を介して出力され、信号処理回路４０１でプロセス処理を施され、Ａ／Ｄ変換回路４０２でデジタル化され、画像メモリ４４１へ保存される。なお、この際には、モザイクフィルタ１４１の光学フィルタ１４２ａを透過した蛍光像の画像データは、画像メモリ４４１の蛍光画像データ（７３０）の記憶領域に保存され、光学フィルタ１４２ｂを透過した蛍光像の画像データは、画像メモリ４４１の蛍光画像データ（６５０）の記憶領域に保存される。ほぼ同様の動作により、参照光源２０４から射出された参照光Ｌｓの反射光からなる反射光像Ｚｓは、ＣＣＤ撮像素子１２５で受光される。ＣＣＤ撮像素子１２５で光電変換された画像データは、信号処理回路４０１でプロセス処理を施され、Ａ／Ｄ変換回路４０２でデジタル化され、画像メモリ４４１へ保存される。この際、モザイクフィルタ１４１の光学フィルタ１４２ｃを透過した蛍光像の画像データのみが、画像メモリ４４１のＩＲ反射画像データの記憶領域に保存される。
【０１３１】
画像メモリ４４１へ、上記の蛍光画像データ（７３０）およびＩＲ反射画像データが記憶されると、蛍光演算値算出部４４２では、隣合う画素毎に、画像メモリ４４１に記憶された蛍光画像データ（７３０）の画素値をＩＲ反射画像データの画素値により除算して蛍光収率演算値（７３０）を算出する。第１蛍光診断画像生成部４４３では、この蛍光収率演算値（７３０）に基づいて色情報を割り当て、またＩＲ反射画像データの画素値に基づいて、輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して第１蛍光診断画像データ８７’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する。ビデオ信号処理回路４０６では、第１蛍光診断画像データ８７’をビデオ信号に変換し、モニタ５に出力する。モニタ５には、疑似カラー画像である第１蛍光診断画像８７が表示される。
【０１３２】
なお、第１蛍光診断画像８７は、蛍光収率演算値（７３０）に応じて表示色が変化し、ＩＲ反射画像データの画素値に応じて輝度が変化する疑似カラーで表示されている。例えば蛍光収率演算値が大きい方から小さい方へ、順次緑色から赤色へ変化するように色情報を割り当てることにより、観察者は、蛍光収率演算値（７３０）が小さい蛍光が発せられる組織、すなわち清浄な病変組織あるいは非清浄組織を容易に認識することができる。また、ＩＲ反射画像データの信号強度に応じて輝度が異なるため、観察部の凹凸や、距離感を備えた第１蛍光診断画像８７を表示することができる。
【０１３３】
観察者は、この第１蛍光診断画像８７を観察しながら、スコープ部１４を移動させる。第１蛍光診断画像８７に赤色で表示される部分が表れ、この赤色で表示される部位が、清浄な病変組織であるか、あるいは非清浄組織であるかが判断できない場合には、観察者は入力装置６０１を介して第２蛍光診断モードに切り換える。
【０１３４】
第２蛍光診断モードが選択されると、第１蛍光診断モードと同様の動作により、画像メモリ４４１へ、蛍光画像データ（７３０）、蛍光画像データ（６３０）およびＩＲ反射画像データが記憶される。
【０１３５】
第１蛍光演算値算出部４４３では、隣合う画素毎に、蛍光収率演算値（７３０）を算出し、第２蛍光演算値算出部４４４では、隣合う画素毎に、画像メモリ４４１に記憶された蛍光画像データ（６５０）の画素値をＩＲ反射画像データの画素値により除算して蛍光収率演算値（６５０）を算出する。第２蛍光診断画像生成部４４６では、各画素毎に、蛍光収率演算値（７３０）の値をＦ５、蛍光収率演算値（６５０）の値をＦ６として、次式より妨害因子判定値Ｂ５を算出する。
【０１３６】
Ｂ５＝（Ｆ５−Ｆ６）／Ｆ５
なお、記憶部４４５には、予め複数の清浄な既知病変組織から取得した妨害因子判定値Ｂ５の平均値であるＢ５Ａおよび妨害因子判定値Ｂ５の標準偏差であるＢ５Ｓが、基準値として記憶されている。
【０１３７】
蛍光診断画像生成部４４６では、算出した妨害因子判定値Ｂ５が、次式を満たす場合には、妨害因子判定値Ｂ５と対応する被測定部２は非清浄組織であると判定し、次式を満たさない場合には、清浄組織であると判定する。
【０１３８】
Ｂ５≧Ｂ５Ａ＋Ｂ５Ｓ
この判定結果に基づいて、非清浄組織であると判定された画素にマゼンダを割り当てた、妨害因子判定画像データを生成する。
【０１３９】
次に、第１蛍光診断モードと同様に、第１蛍光診断画像データ８７’を生成し、上記の妨害因子判定画像データを第１蛍光診断画像データ８７’に重畳して第２蛍光診断画像データ８８’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する。ビデオ信号処理回路４０６では、第２蛍光診断画像データ８８’をビデオ信号に変換し、モニタ５に出力する。モニタ５には、非清浄組織には、マゼンダが重畳された疑似カラー画像が表示される。観察者は、第２蛍光診断画像８８を観察すれば、容易にマゼンダが重畳された非清浄組織を識別することができる。
【０１４０】
以上の説明で明かなように、本実施の形態における蛍光内視鏡装置においては、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの第１の波長帯域の蛍光の強度を反射光の強度で除算した蛍光収率演算値（７３０）と、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの第２の波長帯域の蛍光の強度を反射光の強度で除算した蛍光収率演算値（６５０）との差に基づいた第２蛍光診断画像８８をモニタ５に表示したので、観察者はこの第２蛍光診断画像８８に基づいて、被測定部２が非清浄組織であるか清浄組織であるかを識別することができる。
【０１４１】
また、第２蛍光診断画像８８において、清浄組織であると識別された被測定部２に関しても、緑色に表示される被測定部２は清浄な正常組織であり、赤色に表示される被測定部２は清浄な病変組織であると識別できる。
【０１４２】
次に、図７および図１１を用いて、本発明による第５の蛍光診断情報生成装置を適用した第６の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説明する。第６の実施例形態である蛍光内視鏡装置の概略構成は、図７に示す第４の実施形態である内視鏡装置とほぼ同様であるため、図７に番号のみを示す。図１１は本蛍光内視鏡装置に搭載される切換フィルタの模式図である。
【０１４３】
本蛍光内視鏡装置は、スコープ部１３に内蔵されたイメージファイバ１０３を用いて蛍光像を伝送し、プロセッサ部７３に内蔵されたＣＣＤ撮像素子３０６で蛍光画像データを取得する蛍光内視鏡であり、波長４１０ｎｍの励起光Ｌｅが照射された観察部１から発せられた蛍光から波長４８０ｎｍ近傍の蛍光画像データ（以下蛍光画像データ（４８０）と記載）と、波長帯域４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの蛍光画像データである蛍光画像データ（７３０）とを取得し、近赤外光である参照光Ｌｓを照射された観察部１の反射光からＩＲ反射画像データを取得し、対応する画素毎に蛍光画像データ（４８０）の画素値を蛍光画像データ（７３０）の画素値で除算した規格化蛍光演算値（以下規格化蛍光演算値（７３０）と記載）を求め、該規格化蛍光演算値（７３０）に基づいて色情報を作成し、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を作成し、両画像情報を合成した蛍光診断画像８９をモニタ５上に表示する第１蛍光診断モード、あるいは蛍光画像データ（４８０）と、波長４１０ｎｍの励起光Ｌｅが照射された観察部１から発せられた蛍光から波長帯域４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの蛍光画像データである蛍光画像データ（６５０）と、ＩＲ反射画像データとを取得し、対応する画素毎に蛍光画像データ（４８０）の画素値を蛍光画像データ（６５０）の画素値で除算した規格化蛍光演算値（以下規格化蛍光演算値（６５０）と記載）を求め、該規格化蛍光演算値（６５０）に基づいて色情報を作成し、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を作成し、両画像情報を合成した第２蛍光診断画像９０をモニタ５上に表示する第２蛍光診断モードにより動作するものである。２つのモードの切り替えは、入力部６０１からの入力操作により行われる。
【０１４４】
本発明の第６の実施の形態にかかる蛍光内視鏡装置は、患者の病巣と疑われる部位に挿入されるスコープ部１３と、照明ユニット２３と、蛍光像ＺｊおよびＩＲ反射光像ＺｓをＣＣＤ撮像素子３０６で撮像する撮像ユニット３５と、第１蛍光診断モードにおいては、規格化蛍光演算値（７３０）に基づいた色情報と、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいた輝度情報を作成し、両情報から第１蛍光診断画像データ８９を生成してビデオ信号に変換して出力し、第２蛍光診断モードにおいては、規格化蛍光演算値（６５０）に基づいた色情報と、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいた輝度情報を作成し、両情報から第２蛍光診断画像データ９０を生成してビデオ信号に変換して出力する蛍光画像処理ユニット４５と、各ユニットに接続され動作タイミングの制御を行うコントローラ６５と、蛍光画像処理ユニット４５から出力された第１蛍光診断画像データ８９または第２蛍光診断画像データ９０を可視画像として表示するモニタ５とから構成されている。
【０１４５】
なお、コントローラ６５には入力部６０１が接続されている。また、照明ユニット２３、撮像ユニット３５、蛍光画像処理ユニット４５およびコントローラ６５はプロセッサ部７５を構成し、スコープ部１３とプロセッサ部７５およびプロセッサ部７５とモニタ５は、それぞれ図示省略したコネクタにより、接離自在に接続されている。
【０１４６】
撮像ユニット３５は、励起光カットフィルタ３０１と、４種類の光学フィルタが組み合わされた切換フィルタ３５１と、該切換フィルタ３５１を回転させるフィルタ回転装置３５３と、ＣＣＤ撮像素子３０６とが備えられている。
【０１４７】
切換フィルタ３５１は、図１１に示すように、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの波長帯域の光を透過させる光学フィルタ３５２ａと、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域を透過させる光学フィルタ３５２ｂと、全波長帯域に光を透過させるフィルタ３５２ｃと、波長４８０ｎｍ近傍の光を透過させる光学フィルタ３５２ｄとから構成されている。光学フィルタ３５２ａは、蛍光画像データ（７３０）取得用の光学フィルタであり、光学フィルタ３５２ｂは蛍光画像データ（６５０）取得用の光学フィルタであり、光学フィルタ３５２ｃは、ＩＲ反射画像データ取得用の光学フィルタであり、光学フィルタ３５２ｄは画像データ（４８０）取得用の光学フィルタである。
【０１４８】
この切換フィルタ３５２は、第１蛍光診断モードにおいては、励起光Ｌｅが照射されている場合には、光路上に光学フィルタ３５２ａと光学フィルタ３５２ｄが交互に配置され、参照光Ｌｓが照射されている場合には、光路上に光学フィルタ３５２ｃが配置され、また第２蛍光診断モードにおいては、励起光Ｌｅが照射されている場合には、光路上に光学フィルタ３５２ｂおよび光学フィルタ３５２ｄが交互に配置され、参照光Ｌｓが照射されている場合には、光路上に光学フィルタ３５２ｃが配置されるようにフィルタ回転装置３５３を介してコントローラ６５に制御されている。
【０１４９】
蛍光画像処理ユニット４５は、信号処理回路４０１、Ａ／Ｄ変換回路４０２、蛍光画像データ（７３０）と、蛍光画像データ（６５０）と、ＩＲ反射画像データと、蛍光画像データ（４８０）とを異なる記憶領域に保存する画像メモリ４５１と、第１蛍光診断モードにおいて、対応する画素毎に、画像メモリ４３１に記憶された蛍光画像データ（４８０）の画素値を、蛍光画像データ（７３０）の画素値で除算して、規格化蛍光演算値（７３０）を算出する第１蛍光演算値算出部４５２と、規格化蛍光演算値（７３０）に基づいて色情報を割り当て、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して第１蛍光診断画像データ８９’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する第１蛍光診断画像生成部４５３と、第２蛍光診断モードにおいて、対応する画素毎に、画像メモリ４３１に記憶された蛍光画像データ（４８０）の画素値を蛍光画像データ（６５０）の画素値で除算して、規格化蛍光演算値（６５０）を算出する第２蛍光演算値算出部４５４と、規格化蛍光演算値（６５０）に基づいて色情報を割り当て、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して第２蛍光診断画像データ９０’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する第２蛍光診断画像生成部４５５と、ビデオ信号処理回路４０６とを備えている。コントローラ６５は、各ユニットに接続され、動作タイミングを制御している。
【０１５０】
なお、本実施の形態においては、光学フィルタ３５２ａおよびＣＣＤ撮像素子３０６は、本発明の第１の蛍光強度検出手段として機能し、光学フィルタ３５２ｂおよびＣＣＤ撮像素子３０６は、第２の蛍光強度検出手段として機能する。また、第１蛍光診断画像データ８９’は本発明の第１の蛍光診断情報であり、第２蛍光診断画像データ９０’は第２の蛍光診断情報である。第１蛍光診断画像生成部４５３および第２蛍光診断画像生成部４５５は本発明の診断情報生成手段として機能するものである。
【０１５１】
以下、本発明による蛍光内視鏡装置の動作について説明する。まず第１蛍光診断モードが選択された際の動作について説明する。蛍光像Ｚｊの撮像とＩＲ反射光像Ｚｓの撮像とが時分割で行われる。各像を時分割で撮像するために、照明ユニット２３からは、励起光Ｌｅおよび参照光Ｌｓが順次射出される。
【０１５２】
蛍光像の撮像に際して、まず、第４の実施形態における動作とほぼ同様の動作により、蛍光画像データ（７３０）が、画像メモリ４５１に保存される。次に、励起光Ｌｅを照射することにより生じる観察部１からの蛍光像Ｚｊは、切換フィルタ３５１の光学フィルタ３５２ｄを透過して、光学レンズ３０５で集光され、ＣＣＤ撮像素子３０６で受光され、光電変換された後、信号処理回路４０１でプロセス処理を施され、蛍光画像データ（４８０）として出力され、Ａ／Ｄ変換回路４０２でデジタル化され、画像メモリ４５１の狭蛍光画像データの記憶領域に保存される。また、第４の実施形態における動作とほぼ同様の動作により、ＩＲ反射画像データも画像メモリ４５１に記憶される。
【０１５３】
画像メモリ４５１へ、上記の蛍光画像データ（７３０）、蛍光画像データ（４８０）、ＩＲ反射画像データが記憶されると、蛍光演算値算出部４５２では、画素毎に、蛍光画像データ（４８０）の画素値を、蛍光画像データ（７３０）の画素値で除算して、規格化蛍光演算値（７３０）を算出する。第１蛍光診断画像生成部４５３では、この規格化蛍光演算値（７３０）に基づいて色情報を割り当てる。またＩＲ反射画像データの画素値に基づいて、輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して第１蛍光診断画像データ８５’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する。ビデオ信号処理回路４０６では、第１蛍光診断画像データ８９’をビデオ信号に変換し、モニタ５に出力する。モニタ５には、疑似カラー画像である第１蛍光診断画像８９が表示される。
【０１５４】
なお、第１蛍光診断画像８９は、規格化蛍光演算値（７３０）に応じて表示色が変化し、ＩＲ反射画像データの画素値に応じて輝度が変化する疑似カラーで表示されている。通常、清浄な正常組織から発せられた蛍光の規格化蛍光演算値は大きく、清浄な病変組織から発せられた蛍光の規格化蛍光演算値は小さいので、表示色の差異が明らかになるような疑似カラーを設定することにより、例えば規格化蛍光演算値が大きい方から小さい方へ、順次緑色から赤色へ変化するように色情報を割り当てることにより、観察者は、規格化蛍光演算値（７３０）が小さい蛍光が発せられる組織、すなわち清浄な病変組織あるいは非清浄組織を容易に認識することができる。また、ＩＲ反射画像データの信号強度に応じて輝度が異なるため、観察部の凹凸や、距離感を備えた第１蛍光診断画像８９を表示することができる。
【０１５５】
観察者は、この第１蛍光診断画像８９を観察しながら、スコープ部１３を移動させる。第１蛍光診断画像８９に赤色で表示される部分が表れ、この赤色で表示される部位が、清浄な病変組織であるか、あるいは非清浄組織であるかが判断できない場合には、観察者は入力装置６０１を介して第２蛍光診断モードに切り換える。
【０１５６】
第２蛍光診断モードが選択されると、第１蛍光診断モードと同様に、蛍光像Ｚｊの撮像とＩＲ反射光像Ｚｓの撮像とが時分割で行われる。第１の蛍光診断モードとほぼ同様の動作により、光学フィルタ３５２ｂを透過した蛍光から蛍光画像データ（６５０）が取得され、画像メモリ４５１に記憶される。さらに、蛍光画像データ（４８０）および、ＩＲ反射画像データも画像メモリ４５１に記憶される。
【０１５７】
次に、第２蛍光演算値算出部４５４において、画素毎に、蛍光画像データ（４８０）の画素値を、蛍光画像データ（６５０）の画素値で除算して、規格化蛍光演算値（６５０）を算出し、第２蛍光診断画像生成部４５５において、規格化蛍光演算値（６５０）に基づいて色情報を割り当て、またＩＲ反射画像データの画素値に基づいて、輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して第２光診断画像データ９０’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する。ビデオ信号処理回路４０６では、第１蛍光診断画像データ９０’をビデオ信号に変換し、モニタ５に出力する。モニタ５には、疑似カラー画像である第２蛍光診断画像９０が表示される。なお、第２蛍光診断画像９０も、第１蛍光診断画像８９と同様に、規格化蛍光演算値（６５０）に応じて表示色が変化し、ＩＲ反射画像データの画素値に応じて輝度が変化する疑似カラーで表示されている。
【０１５８】
清浄な正常組織および清浄な病変組織から発せられた蛍光においては、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの第１の波長帯域の蛍光強度を検出した場合と、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの第２の波長帯域の蛍光強度を検出した場合とでは、その検出値に大きな差が生じることはなく、第１蛍光診断画像８９と、第２蛍光診断画像９０を比べた場合に、その表示色には大きな差が生じることはない。
【０１５９】
一方、非清浄組織から発せられた蛍光は、６５０ｎｍより長波長側に光強度のピークを有しているため、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの第１の波長帯域の蛍光強度に比べ、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域の蛍光強度は小さくなる。このため、非清浄組織から発せられた蛍光から取得した規格化蛍光演算値（６５０）は、規格化蛍光演算値（７３０）に比べて大きくなる。すなわち、規格化蛍光演算値にあきらかな差が生じるので、第１蛍光診断画像８９における表示色に比べ、第２蛍光診断画像９０における表示色が緑色に近くなった被測定部２は、非清浄組織であると識別できる。
【０１６０】
また、第１蛍光診断画像８９における表示色と第２蛍光診断画像９０における表示色にほとんど差がない被測定部２は、清浄な組織であると識別できる。さらに、この表示色にほとんど差がない部位に関しては、第１蛍光診断画像８９または第２蛍光診断画像９０において、表示色が緑色に近い被測定部２は清浄な正常組織であり、表示色が赤色に近い被測定部２は、清浄な病変組織であると識別できる。
【０１６１】
以上の説明で明らかなように、本実施の形態においては、４８０ｎｍ近傍の第３の波長帯域の蛍光の強度を、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの波長帯域の蛍光の強度で除算したの規格化蛍光演算値（７３０）に基づいた第１蛍光診断画像８９と、第３の波長帯域の蛍光の強度を、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域の蛍光の強度で除算した第２規格化蛍光演算値（６５０）に基づいた第２蛍光診断画像９０とを、表示するので、観察者はこれらの２種類の蛍光診断画像を比較して、第１蛍光診断画像と第２蛍光診断画像との間にあきらかな差が生じているか否かを知ることにより、その被測定部が非清浄組織であるか、あるいは清浄組織であるかを識別することができ、組織性状の識別精度を向上させることができる。
【０１６２】
なお、上記第１、第４および第６の各実施の形態においては、第１蛍光診断画像と、第２蛍光診断画像を切り換えてモニタ５に表示したが、これに限定されるものではなく、例えば第２蛍光診断モードにおいては、モニタ５の画面を分割し、一方には第１蛍光診断画像を表示し、他方には第２蛍光診断画像を表示させてもよい。また、このように２画像を同時に表示する場合には、一方の画像を静止画像とし、他方の画像を動画画像としてもよい。また上記静止画像としては、観察者の所望の画像を選択して表示してもよい。さらに、１画像のみをモニタ５に表示する場合には、モニタ５の全面を用いて、その画像を表示するものであってもよいし、一部を用いて表示するものであってもよい。また、第２蛍光診断画像のみを表示してもよい。また、上記第２蛍光診断画像としては、各実施の形態における第１蛍光診断画像に第２蛍光診断画像を重畳したものを表示してもよい。
【０１６３】
次に、図９および図１２を用いて、本発明による第６の蛍光診断情報生成装置を適用した第７の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説明する。第７の実施例形態である蛍光内視鏡装置の概略構成は、図９に示す第４の実施形態である内視鏡装置とほぼ同様であるため、図９に番号のみを示す。図１２は本蛍光内視鏡装置に搭載されるモザイクフィルタの模式図である。
【０１６４】
この蛍光内視鏡装置は、スコープ部１６に内蔵されたＣＣＤ撮像素子１２５を用いて蛍光像を取得する蛍光内視鏡装置であり、規格化蛍光演算値（７３０）に基づいて色情報を作成し、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を作成し、両画像情報を合成した第１蛍光診断画像９２をモニタ５上に表示する第１蛍光診断モード、あるいは規格化蛍光演算値（７３０）と規格化蛍光演算値（６５０）との差に基づいて色情報を作成し、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を作成し、両画像情報を合成した第２蛍光診断画像９３をモニタ５上に表示する第２蛍光診断モードにより動作するものである。２つのモードの切り替えは、入力部６０１からの入力操作により行われる。
【０１６５】
本発明の第７の実施の形態にかかる蛍光内視鏡装置は、患者の病巣と疑われる部位に挿入されるスコープ部１６と、照明ユニット２３と、蛍光診断画像データを生成してビデオ信号に変換して出力する蛍光画像処理ユニット４６と、各ユニットに接続され動作タイミングの制御を行うコントローラ６６と、モニタ５とから構成されている。コントローラ６６には入力部６０１が接続されている。
【０１６６】
なお照明ユニット２３、蛍光画像処理ユニット４６およびコントローラ６６はプロセッサ部７６を構成し、スコープ部１６とプロセッサ部７６およびプロセッサ部７６とモニタ５は、それぞれ図示省略したコネクタにより、接離自在に接続されている。
【０１６７】
スコープ部１６は、ライトガイド１３１およびＣＣＤケーブル１２１を備え、ＣＣＤケーブル１２１の先端部には、微少な光学フィルタがモザイク状に組み合わされたモザイクフィルタ１６１がオンチップされたＣＣＤ撮像素子１２５が接続されている。
【０１６８】
モザイクフィルタ１６１は、図１２に示すように、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの波長帯域の光を透過させるバンドパスフィルタである微少な光学フィルタ１６２ａと、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域の光を透過させるバンドパスフィルタである微少な光学フィルタ１６２ｂと、全波長帯域を透過させる光学フィルタ１６２ｃと、波長４８０ｎｍ近傍の光を透過させる光学フィルタ１６２ｄとが組み合わされ、各光学フィルタはＣＣＤ撮像素子１２５の画素に一対一で対応している。
【０１６９】
蛍光画像処理ユニット４６は、信号処理回路４０１、該信号処理回路４０１で得られた画像データをデジタル化するＡ／Ｄ変換回路４０２、蛍光画像データ（７３０）と、蛍光画像データ（６５０）と、蛍光画像データ（４８０）と、ＩＲ反射画像データとを保存する画像メモリ４６１と、第１蛍光診断モードにおいて、隣合う画素毎に、画像メモリ４６１に記憶された蛍光画像データ（４８０）の画素値を蛍光画像データ（７３０）の画素値で除算して、規格化蛍光演算値（７３０）を算出する第１蛍光演算値算出部４６２と、規格化蛍光演算値（７３０）に基づいて色情報を割り当て、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して第１蛍光診断画像データ９２’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する第１蛍光診断画像生成部４６３と、第２蛍光診断モードにおいて、隣合う画素毎に、画像メモリ４６１に記憶された狭帯域画像の画素値を蛍光画像データ（６５０）の画素値で除算して、規格化蛍光演算値（６５０）を算出する第２蛍光演算値算出部４４４と、予め複数の清浄な生体組織から取得された基準値を記憶する記憶部４６５、該記憶部４６５に記憶された基準値と、規格化蛍光演算値（７３０）と規格化蛍光演算値（６５０）の差に基づいて色情報を割り当て、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して第２蛍光診断画像データ９３’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する第２蛍光診断画像生成部４４６と、ビデオ信号処理回路４０６とを備えている。コントローラ６６は、各ユニットに接続され、動作タイミングを制御している。
【０１７０】
なお、本実施の形態においては、光学フィルタ１６２ａおよびＣＣＤ撮像素子１２５は、本発明の第１の蛍光強度検出手段として機能し、光学フィルタ１６２ｂおよびＣＣＤ撮像素子１２５は、第２の蛍光強度検出手段として機能する。また、第２蛍光診断画像データ９３’は本発明の差分蛍光診断情報であり、第２蛍光診断画像生成部４６６は、本発明の診断情報生成手段として機能するものである。
【０１７１】
以下、本発明による蛍光内視鏡装置の動作について説明する。まず第１蛍光診断モードが選択された際の動作について説明する。蛍光像Ｚｊの撮像とＩＲ反射光像Ｚｓの撮像とが時分割で行われる。各像を時分割で撮像するために、照明ユニット２３からは、励起光Ｌｅおよび参照光Ｌｓが順次射出される。
【０１７２】
蛍光像の撮像に際して、コントローラ６６からの信号に基づき、励起光Ｌｅが射出され、ライトガイド１３２ａに入射され、スコープ部１６先端まで導光された後、照明レンズ１０４から観察部１へ照射される。
【０１７３】
励起光Ｌｅを照射されることにより生じる観察部１からの蛍光像Ｚｊは、集光レンズ１２２により集光され、励起光カットフィルタ１２７を透過し、プリズム１２６で反射されれて、モザイクフィルタ１６１を透過して、ＣＣＤ撮像素子１２５で受光される。ＣＣＤ撮像素子１２５で光電変換され画像データは、ＣＣＤケーブル１２１を介して出力され、信号処理回路４０１でプロセス処理を施され、Ａ／Ｄ変換回路４０２でデジタル化され、画像メモリ４６１へ保存される。なお、この際には、モザイクフィルタ１４１の光学フィルタ１６２ａを透過した蛍光像の画像データが、画像メモリ４４１へ蛍光画像データ（７３０）として記憶され、光学フィルタ１６２ｄを透過した蛍光像の画像データが蛍光画像データ（４８０）として記憶される。ほぼ同様の動作により、参照光源２０４から射出された参照光Ｌｓの反射光からなる反射光像Ｚｓは、ＣＣＤ撮像素子１２５で受光される。ＣＣＤ撮像素子１２５で光電変換された画像データは、信号処理回路４０１でプロセス処理を施され、Ａ／Ｄ変換回路４０２でデジタル化され、画像メモリ４６１へ保存される。この際、モザイクフィルタ１４１の光学フィルタ１４２ｃを透過した蛍光像の画像データが、画像メモリ４４１へＩＲ反射画像データとして記憶される。
【０１７４】
画像メモリ４６１へ、上記の蛍光画像データ（７３０）、蛍光画像データ（４８０）およびＩＲ反射画像データが記憶されると、蛍光演算値算出部４６２では、隣合う画素毎に、画像メモリ４６１に記憶された蛍光画像データ（４８０）の画素値を蛍光画像データ（７３０）の画素値で除算して規格化蛍光演算値（７３０）を算出する。第１蛍光診断画像生成部４６３では、この規格化蛍光演算値（７３０）に基づいて色情報を割り当て、またＩＲ反射画像データの画素値に基づいて、輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して第１蛍光診断画像データ９２’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する。ビデオ信号処理回路４０６では、第１蛍光診断画像データ９２’をビデオ信号に変換し、モニタ５に出力する。モニタ５には、疑似カラー画像である第１蛍光診断画像９２が表示される。
【０１７５】
なお、第１蛍光診断画像９２は、規格化蛍光演算値（７３０）に応じて表示色が変化し、ＩＲ反射画像データの画素値に応じて輝度が変化する疑似カラーで表示されている。例えば規格化蛍光演算値が大きい方から小さい方へ、順次緑色から赤色へ変化するように色情報を割り当てることにより、観察者は、規格化蛍光演算値（７３０）が小さい蛍光が発せられる組織、すなわち清浄な病変組織あるいは非清浄組織を容易に認識することができる。また、ＩＲ反射画像データの信号強度に応じて輝度が異なるため、観察部の凹凸や、距離感を備えた第１蛍光診断画像９２を表示することができる。
【０１７６】
観察者は、この第１蛍光診断画像９２を観察しながら、スコープ部１６を移動させる。第１蛍光診断画像９２に赤色で表示される部分が表れ、この赤色で表示される部位が、清浄な病変組織であるか、あるいは非清浄組織であるかが判断できない場合には、観察者は入力装置６０１を介して第２蛍光診断モードに切り換える。
【０１７７】
第２蛍光診断モードが選択されると、第１蛍光診断モードと同様に、蛍光像Ｚｊの撮像とＩＲ反射光像Ｚｓの撮像とが時分割で行われる。各像を時分割で撮像するために、照明ユニット２３からは、励起光Ｌｅおよび参照光Ｌｓが順次射出される。
【０１７８】
励起光Ｌｅを照射されることにより生じる観察部１からの蛍光像Ｚｊは、ＣＣＤ撮像素子１２５で受光される。ＣＣＤ撮像素子１２５で光電変換され画像データは、ＣＣＤケーブル１２１を介して出力され、信号処理回路４０１でプロセス処理を施され、Ａ／Ｄ変換回路４０２でデジタル化され、画像メモリ４６１へ保存される。なお、この際には、モザイクフィルタ１６１の光学フィルタ１６２ａを透過した蛍光像の画像データは、画像メモリ４６１へ蛍光画像データ（７３０）として記憶され、光学フィルタ１６２ｂを透過した蛍光像の画像データは、蛍光画像データ（６５０）として記憶され、光学フィルタ１６２ｄを透過した蛍光像の画像データは、蛍光画像データ（４８０）として記憶される。また、ＩＲ反射画像データも、画像メモリ４６１へ記憶される。
【０１７９】
画像メモリ４６１へ、蛍光画像データ（７３０）、蛍光画像データ（６３０）、蛍光画像データ（４８０）およびＩＲ反射画像データが記憶されると、蛍光演算値算出部４６１では、隣合う画素毎に、規格化蛍光演算値（７３０）を算出し、蛍光演算値算出部４４４では、隣合う画素毎に、画像メモリ４６１に記憶された蛍光画像データ（４８０）の画素値を蛍光画像データ（６５０）の画素値で除算して規格化蛍光演算値（６５０）を算出する。第２蛍光診断画像生成部４６６では、各画素毎に、規格化蛍光演算値（７３０）の値をＦ７、規格化蛍光演算値（６５０）の値をＦ８として、次式より妨害因子判定値Ｂ６を算出する。
【０１８０】
Ｂ６＝（Ｆ８−Ｆ７）／Ｆ７
なお、記憶部４６５は、予め複数の清浄な既知病変組織から取得した妨害因子判定値Ｂ６の平均値であるＢ６Ａおよび妨害因子判定値Ｂ６の標準偏差であるＢ６Ｓが、基準値として記憶されている。
【０１８１】
蛍光診断画像生成部４６４では、算出した妨害因子判定値Ｂ６が、次式を満たす場合には、妨害因子判定値Ｂ６と対応する被測定部２は非清浄組織であると判定し、次式を満たさない場合には、清浄組織であると判定する。
【０１８２】
Ｂ６≧Ｂ６Ａ＋Ｂ６Ｓ
この判定結果に基づいて、非清浄組織であると判定された画素にマゼンダを割り当てた、妨害因子判定画像データを生成する。
【０１８３】
次に、第１蛍光診断モードと同様に、第１蛍光診断画像データ９２’を生成し、上記の妨害因子判定画像データを第１蛍光診断画像データ９２’に重畳して第２蛍光診断画像データ９３’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する。ビデオ信号処理回路４０６では、第２蛍光診断画像データ９３’をビデオ信号に変換し、モニタ５に出力する。モニタ５には、非清浄組織には、マゼンダが重畳された疑似カラー画像が表示される。
【０１８４】
観察者は、第２蛍光診断画像９３を観察すれば、容易にマゼンダが重畳された非清浄組織を識別することができる。
【０１８５】
以上の説明で明かなように、本実施の形態における蛍光内視鏡装置においては、４８０ｎｍ近傍の第３波長帯域の蛍光の強度を、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの第１の波長帯域の蛍光の強度で除算した規格化蛍光演算値（７３０）と、４８０ｎｍ近傍の第３波長帯域の蛍光の強度を４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの第２の波長帯域の蛍光の強度を反射光の強度で除算した規格化蛍光演算値（６５０）との差に基づいた第２蛍光診断画像９３をモニタ５に表示したので、観察者はこの第２蛍光診断画像９３に基づいて、被測定部２が非清浄組織であるか清浄組織であるかを識別することができる。
【０１８６】
また、第２蛍光診断画像９３において、清浄組織である被測定部２に関しても、緑色に表示される被測定部２は清浄な正常組織であり、赤色に表示される被測定部２は清浄な病変組織であると識別できる。
【０１８７】
上記第２、第５および第７の実施の形態においては、非清浄組織であると判定された部位を特殊な色（マゼンダ）で表示したが、表示形態はこれに限定されるものではなく、非清浄組織を、一見してそれが非清浄組織であると認識できるような態様にて表示すれば、如何なる表示形態であってもよい。具体的には、上記のように非清浄組織の表示色を他の領域の画像が取り得ない色で表示すればよい。また、例えば、蛍光診断画像が有彩色であれば、非清浄組織の表示色を無彩色としたり、逆に蛍光診断画像が無彩色であれば、非清浄組織の表示色を有彩色としてもよいし、清浄組織の表示色を背景と同一色としたり、非清浄組織の表示を透明としてもよい。さらに、蛍光診断画像に含まれる非清浄組織以外の表示を透明としてもよい。蛍光診断画像において病変組織と見なせる部分に矢印等のマーカを表示する場合があるが、このような場合には、非清浄組織には、マーカを付与しないようにしてもよい。
【０１８８】
上記、第２、第３、第５および第７の実施の形態においては、第２蛍光診断画像として、妨害因子判定画像を第１蛍光診断画像に重畳したものを使用したが、これに限定されるものではなく、妨害因子判定画像のみを第２蛍光診断画像として用いてもよい。
【０１８９】
また、上記第２、第５および第７の実施の形態においては、妨害因子判定値を用いて、被測定部２が清浄組織であるか、非清浄組織であるかを判定したが、第３の実施の形態と同様に、妨害因子影響度を算出して、この妨害因子影響度に基づいて、被測定部２が清浄組織であるか、非清浄組織であるかを判定したり、疑似カラー表示を行ってもよい。
【０１９０】
なお、上記第１、第２、第４および第６の実施の形態においては、イメージファイバとＣＣＤ撮像素子を用いて、観察部１から発せられる蛍光の蛍光画像を撮像したが、これに限定されるものではなく、例えば第３、第５および第７の実施の形態と同様にスコープ部の先端に設けられたＣＣＤ撮像素子を用いて蛍光画像を取得してもよい。
【０１９１】
また、上記第３、第５および第７の実施の形態においては、スコープ部先端に設けられたＣＣＤ撮像素子を用いて、観察部１から発せられる蛍光の蛍光画像を撮像したが、これに限定されるものではなく、例えば第１、第２、第４および第６の実施の形態と同様にイメージファイバとＣＣＤ撮像素子を用いて蛍光画像を取得してもよい。
【０１９２】
さらに、各実施の形態においては、観察部１の蛍光画像を取得したが、これに限定されるものではなく、例えば本出願人により出願された特開２００１−１３７１７１号公報に記載されているように、被測定部２から発せられる蛍光の光強度を１本のファイバと光検出部を用いて検出してもよい。このような場合には、得られた蛍光診断情報を観察者が容易に認識できる数値あるいは判定結果等の形態で表示することが望ましい。
【０１９３】
また、第２、第３、第５および第７の実施の形態においては、記憶部に基準値が予め記憶されているが、各基準値は本被験者の過去の検査結果から取得されたものであってもよいし、あるいは他の少なくとも１人以上の被験者の過去の検査結果から取得されたものであってもよい。
【０１９４】
なお、各実施の形態においては、蛍光診断画像のみを表示する構成としたが、照明光を観察部１に照射し、通常のカラー画像を取得して表示する構成を備えたものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】波長４１０ｎｍの励起光が照射された被測定部から発せられた蛍光の規格化蛍光強度スペクトルの説明図
【図２】本発明による第１の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図３】切替フィルタの概略構成図
【図４】本発明による第２の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図５】本発明による第３の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図６】モザイクフィルタの概略構成図
【図７】本発明による第４および第６の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図８】切替フィルタの概略構成図
【図９】本発明による第５および第７の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図１０】モザイクフィルタの概略構成図
【図１１】切替フィルタの概略構成図
【図１２】モザイクフィルタの概略構成図
【図１３】正常組織および病変組織の蛍光から取得した蛍光の蛍光強度スペクトルを示す説明図
【符号の説明】
１ 観察部
２ 被測定部
５ モニタ
１０，１２，１３，１４，１６ スコープ部
２０，２３ 照明ユニット
３０，３３，３５ 撮像処理ユニット
４０，４１，４２，４３，４４，４５，４６ 蛍光画像処理ユニット
６０，６１，６２，６３，６４，６５，６６ コントローラ
１０１，１３１ ライトガイド
１０３ イメージファイバ
１２３，１４１，１６１ モザイクフィルタ
１２５，３０６ ＣＣＤ撮像素子
２３４，３３１，３５１ 切換フィルタ
４３２，４４２，４５２，４６２ 第１蛍光演算値算出部
４０４，４２２，４３３，４４３，４５３，４６３ 第１蛍光診断画像生成部
４３４，４４４，４５４，４６４ 第２蛍光演算値算出部
４０５，４１３，４２４，４３５，４４６，４５５，４６６ 第２蛍光診断画像生成部
【発明の属する技術分野】
本発明は、励起光の照射により被測定部から発せられる蛍光に基づいた蛍光診断情報を生成して出力する蛍光診断情報生成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、所定の波長帯域の励起光を生体等の被測定部に照射して、この被測定部から発せられる蛍光に基づいて、被測定部の組織性状を反映する蛍光診断画像等の蛍光診断情報を出力する蛍光診断情報生成装置が提案されている。このような蛍光診断情報生成装置には、蛍光診断薬を予め吸収した生体組織から発せられる薬剤蛍光に基づいて蛍光診断情報を出力する装置と、蛍光診断薬を使用せず、生体組織から発せられる自家蛍光に基づいた蛍光診断情報を出力する装置とがある。この種の蛍光診断情報生成装置は多くの場合、体腔内部に挿入される内視鏡や、コルポスコープあるいは手術用顕微鏡等に組み込まれた形に構成される。
【０００３】
蛍光診断情報生成装置としては、例えば、励起光を照射された生体組織から発せられる蛍光の蛍光強度に基づいた蛍光診断画像を出力する装置がある。図１３に示すように、病変組織から発せられる蛍光強度は、正常組織から発せられる蛍光強度に比べ小さいため、観察者は、蛍光の蛍光強度に基づいた蛍光診断画像を観察することにより、正常組織と病変組織とを識別することができる。
【０００４】
一方、内視鏡装置等に本発明の蛍光診断情報生成装置が組み込まれた場合等には、生体部位の凹凸の影響を受け、励起光光源から被測定部までの距離が均一ではない場合が多く、このような場合には、生体の被測定部における励起光照度が不均一となる。通常正常組織から発せられる蛍光強度は励起光照度にほぼ比例し、励起光照度は距離の２乗に反比例して低下する。そのため、光源から遠くにある正常組織からよりも近くにある病変組織からの方が強い蛍光を受光する場合があり、蛍光強度のみに基づいた判定を行うと、組織性状の判定を誤るケースもある。
【０００５】
このような誤判定を防ぐために、生体組織の部位が受光した励起光の光強度と、この励起光の受光により被測定部から発せられた蛍光の光強度との比率に基づいた演算値、すなわち励起光を照射する距離や角度によって影響を受けない値である蛍光収率に基づいた蛍光診断情報を出力する蛍光診断情報生成装置が提案されている。
【０００６】
しかし、上記蛍光収率を反映した値を求める際に、紫外〜可視域の励起光は生体の種々の物質によって異なる吸収を受けるため、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測定したことにはならない
そこで、蛍光収率を反映する演算値を求める１つの方策として、紫外〜可視域に比べて、一様な吸収を受ける近赤外光を参照光として生体組織に照射し、反射された近赤外光の光強度を励起光の光強度の代わりとして用いて、蛍光強度を反射された近赤外光の光強度により除算した蛍光収率演算値を求め、この蛍光収率演算値に基づいて、組織性状を判定する装置が提案されている。すなわち、上記蛍光収率演算値を求めることにより、励起光光源および蛍光受光部と被測定部との距離に依存する蛍光強度の項はキャンセルされ、蛍光収率の違いのみが反映された演算値に基づいて判定を行うことができる。
【０００７】
一方、図１３に示すように、正常組織から発せられた蛍光のスペクトル形状と、病変組織から発せられる蛍光のスペクトル形状が異なることを利用した蛍光診断情報生成装置の開発も進められている。例えば特開平６−５４７９２号公報では、蛍光の緑色波長帯域の光強度と赤色波長帯域の光強度の比である蛍光強度比に基づいて蛍光診断情報を出力する装置が提案されている。
【０００８】
さらに、特開平１０−２２５４３６号公報では、被測定部から取得した狭波長帯域の光強度を広波長帯域の光強度で規格化した規格化蛍光演算値を反映した蛍光診断情報を出力する装置を本出願人が提案している。本公報においては、波長帯域４８０ｎｍ近傍の狭波長帯域の蛍光画像と、４３０ｎｍ近傍から７３０ｎｍ近傍までの広波長帯域の蛍光画像とを撮像し、狭波長帯域の蛍光画像の画素値を広波長帯域の蛍光画像の画素値により除算した規格化蛍光演算値を求め、この規格化蛍光演算値に基づいた疑似カラー画像、例えば規格化蛍光演算値が大きい方から小さい方へ順次緑色から赤色へ色が変化する疑似カラー画像を、蛍光診断画像として出力している。すなわち上記規格化蛍光演算値を求めることにより励起光光源および蛍光受光部と被測定部との距離に依存する蛍光強度の項はキャンセルされ、蛍光スペクトルの形状の違いのみが反映された演算値に基づいた蛍光診断情報を出力することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
一方、生体組織には、蛍光を発する血液、粘液、消化液、唾液、泡、残渣等の妨害因子が付着している場合があり、これらの妨害因子が付着している生体組織（以下非清浄組織と記載）に励起光が照射されると、これらの妨害因子からも蛍光が発せられる。このような非清浄組織から発せられる蛍光の中には、その蛍光強度が、上記妨害因子の付着していない清浄な病変組織から発せられる蛍光の蛍光強度とあまり差がなく、蛍光強度に基づいて生成された蛍光診断情報では、被測定部が非清浄組織であるかあるいは清浄な病変組織であるかが紛らわしい場合がある。
【００１０】
また、非清浄組織から発せられる蛍光の中には、この蛍光の光強度から取得した規格化蛍光演算値または蛍光収率演算値が、清浄な病変組織から発せられる蛍光の光強度から取得した規格化蛍光演算値または蛍光収率演算値とあまり差がなく、規格化蛍光演算値または蛍光収率演算値に基づいて生成された蛍光診断情報では、被測定部が非清浄組織であるか、あるいは清浄な病変組織であるかが紛らわしい場合がある。
【００１１】
以下、規格化蛍光演算値に基づいた蛍光診断画像を生成して表示する場合を例として、詳細を説明する。図１は、４１０ｎｍの励起光を生体組織に照射した場合に発せられる蛍光のスペクトル形状の一例である。この図１には、清浄な正常組織から取得した蛍光強度スペクトル（点線）と、清浄な病変組織から取得した蛍光強度スペクトル（一点破線）と、非清浄組織から取得した蛍光強度スペクトル（実線）とが、その積分値が１となるように規格化された規格化蛍光強度スペクトルとして示されている。
【００１２】
波長帯域４８０ｎｍ近傍の狭波長帯域の蛍光画像と、４３０ｎｍ近傍から７３０ｎｍ近傍までの広波長帯域の蛍光画像とを撮像し、狭波長帯域の蛍光画像の画素値を広波長帯域の蛍光画像の画素値により除算した規格化蛍光演算値を求め、この規格化蛍光演算値が大きい方から小さい方へ順次緑色から赤色へ色が変化する疑似カラー画像を蛍光診断画像として出力する。このような場合には、正常組織から発せられた蛍光から取得された規格化蛍光演算値は緑色に、病変組織から発せられた蛍光から取得された規格化蛍光演算値は赤色に表示されるように疑似カラーを割り当てる事が多い。通常、病変組織から発せられた蛍光から取得された規格化蛍光演算値の値以下の規格化蛍光演算値には全て赤色が割り当てられる。非清浄組織から発せられた蛍光から取得した規格化蛍光演算値は、病変組織から発せられた蛍光から取得された規格化蛍光演算値と近い値、あるいは病変組織から発せられた蛍光から取得された規格化蛍光演算値より小さい値である場合が多いため、非清浄組織から発せられた蛍光から取得した規格化蛍光演算値にも赤色が割り当てられる。このため、病変組織から発せられた蛍光から取得された規格化蛍光演算値にも、非清浄組織から発せられた蛍光から取得した規格化蛍光演算値にも、共に赤色が割り当てられる。このような蛍光診断画像に基づいて観察者が正常組織と病変組織との識別を行うと、観察者が病変組織であると認識した被測定部が、清浄な病変組織ではなく、非清浄組織である場合があるという問題がある。
【００１３】
また、上述したように非清浄組織には、清浄な病変組織と同様に、微弱な蛍光を発するものが多く、蛍光強度や蛍光収率演算値に基づいて蛍光診断画像を作成した場合等にも、観察者が病変組織であると認識した被測定部が、清浄な病変組織ではなく、非清浄組織である場合がある。
【００１４】
本発明は上記のような問題を鑑みて、妨害因子が付着している非清浄組織を識別可能な蛍光診断情報を生成して出力する蛍光診断情報生成装置を提供することを目的とするものである
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明による第１の蛍光診断情報生成装置は、励起光を被測定部へ照射する励起光照射手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から第１の波長帯域の蛍光の強度を検出する第１の蛍光強度検出手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から、前記第１の波長帯域に含まれる波長帯域で、かつ前記第１の波長帯域より狭い第２の波長帯域の蛍光の強度を検出する第２の蛍光強度検出手段と、
前記第１の波長帯域の蛍光の強度に基づいた第１の蛍光診断情報と、前記第２の波長帯域の蛍光の強度に基づいた第２の蛍光診断情報とを生成して出力する診断情報生成手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１６】
本発明による第２の蛍光診断情報生成装置は、励起光を被測定部へ照射する励起光照射手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から第１の波長帯域の蛍光の強度を検出する第１の蛍光強度検出手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から、前記第１の波長帯域に含まれる波長帯域で、かつ前記第１の波長帯域より狭い第２の波長帯域の蛍光の強度を検出する第２の蛍光強度検出手段と、
前記第１の波長帯域の蛍光の強度と前記第２の波長帯域の蛍光の強度との差に基づいた差分蛍光診断情報を生成して出力する診断情報生成手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
なお、「前記第１の波長帯域の蛍光の強度と前記第２の波長帯域の蛍光の強度との差」とは、蛍光の強度そのものの差でもよいし、「前記第１の波長帯域の蛍光の強度」に関連するファクタと、「前記第２の波長帯域の蛍光の強度」に関連するファクタとの差であってもよい。また、第１の波長帯域と第２波長帯域の差の強度であってもよい。
【００１８】
本発明による第３の蛍光診断情報生成装置は、励起光を被測定部へ照射する励起光照射手段と、
参照光を前記被測定部へ照射する参照光照射手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から、第１の波長帯域の蛍光の強度を検出する第１の蛍光強度検出手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から、前記第１の波長帯域に含まれる波長帯域で、かつ前記第１の波長帯域より狭い第２の波長帯域の蛍光の強度を検出する第２の蛍光強度検出手段と、
前記参照光の照射により前記被測定部から反射された反射光の強度を検出する反射光強度検出手段と、
前記第１の波長帯域の蛍光の強度を、前記反射光の強度で除算して第１の蛍光収率演算値を算出する第１の蛍光演算値算出手段と、
前記第２の波長帯域の蛍光の強度を、前記反射光の強度で除算して第２の蛍光収率演算値を算出する第２の蛍光演算値算出手段と、
前記第１の蛍光収率演算値に基づいた第１の蛍光診断情報と、前記第２の蛍光収率演算値に基づいた第２の蛍光診断情報とを生成して出力する診断情報生成手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１９】
本発明による第４の蛍光診断情報生成装置は、励起光を被測定部へ照射する励起光照射手段と、
参照光を前記被測定部へ照射する参照光照射手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から、第１の波長帯域の蛍光の強度を検出する第１の蛍光強度検出手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から、前記第１の波長帯域に含まれる波長帯域で、かつ前記第１の波長帯域より狭い第２の波長帯域の蛍光の強度を検出する第２の蛍光強度検出手段と、
前記参照光の照射により前記被測定部から反射された反射光の強度を検出する反射光強度検出手段と、
前記第１の波長帯域の蛍光の強度を、前記反射光の強度で除算して第１の蛍光収率演算値を算出する第１の蛍光演算値算出手段と、
前記第２の波長帯域の蛍光の強度を、前記反射光の強度で除算して第２の蛍光収率演算値を算出する第２の蛍光演算値算出手段と、
前記第１の蛍光収率演算値と前記第２の蛍光収率演算値の差に基づいた差分蛍光診断情報を生成して出力する診断情報生成手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００２０】
なお、「前記第１の蛍光収率演算値と前記第２の蛍光収率演算値との差」とは、蛍光収率演算値そのものの差でもよいし、「前記第１の蛍光収率演算値」に関連するファクタと、「前記第２の蛍光収率演算値」に関連するファクタとの差であってもよい。
【００２１】
本発明による第５の蛍光診断情報生成装置は、励起光を被測定部へ照射する励起光照射手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から、第１の波長帯域の蛍光の強度を検出する第１の蛍光強度検出手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から、前記第１の波長帯域に含まれる波長帯域で、かつ前記第１の波長帯域より狭い第２の波長帯域の蛍光の強度を検出する第２の蛍光強度検出手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から、前記第２の波長帯域より狭い第３の波長帯域の蛍光の強度を検出する第３の蛍光強度検出手段と、
前記第３の波長帯域の蛍光の強度を、前記第１の波長帯域の蛍光の強度で除算して第１の規格化蛍光演算値を算出する第１の蛍光演算値算出手段と、
前記第３の波長帯域の蛍光の強度を、前記第２の波長帯域の蛍光の強度で除算して第２の規格化蛍光演算値を算出する第２の蛍光演算値算出手段と、
前記第１の規格化蛍光演算値に基づいた第１の蛍光診断情報と、前記第２の規格化蛍光演算値に基づいた第２の蛍光診断情報とを生成して出力する診断情報生成手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００２２】
本発明による第６の蛍光診断情報生成装置は、励起光を被測定部へ照射する励起光照射手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から、第１の波長帯域の蛍光の強度を検出する第１の蛍光強度検出手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から、前記第１の波長帯域に含まれる波長帯域で、かつ前記第１の波長帯域より狭い第２の波長帯域の蛍光の強度を検出する第２の蛍光強度検出手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から、前記第２の波長帯域より狭い第３の波長帯域の蛍光の強度を検出する第３の蛍光強度検出手段と、
前記第３の波長帯域の蛍光の強度を、前記第１の波長帯域の蛍光の強度で除算して第１の規格化蛍光演算値を算出する第１の蛍光演算値算出手段と、
前記第３の波長帯域の蛍光の強度を、前記第２の波長帯域の蛍光の強度で除算して第２の規格化蛍光演算値を算出する第２の蛍光演算値算出手段と、
前記第１の規格化蛍光演算値と前記第２の規格化蛍光演算値との差に基づいた差分蛍光診断情報を生成して出力する診断情報生成手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００２３】
なお、「前記第１の規格化蛍光演算値と前記第２の規格化蛍光演算値との差」とは、規格化蛍光演算値そのものの差でもよいし、「前記第１の規格化蛍光演算値」に関連するファクタと、「前記第２の規格化蛍光演算値」に関連するファクタとの差であってもよい。
【００２４】
前記励起光の波長が４１０ｎｍ近傍であれば、第１の波長帯域は少なくとも５００ｎｍ〜７００ｎｍを含む波長帯域であることが好ましく、第２の波長帯域は、少なくとも５００ｎｍ〜６３０ｎｍを含み、最長波長が６３０ｎｍ以下であることがこのましい。なお、励起光の波長帯域である４１０ｎｍ近傍の波長帯域を含む場合には、励起光の反射光の影響を除去するために、４１０ｎｍ近傍の波長は除外することが必要である。さらに、第１の波長帯域が４３０ｎｍ〜７３０ｎｍであり、また前記第２の波長帯域が４３０ｎｍ〜６５０ｎｍであってもよい。なお、励起光の波長は、４００ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲内であることが望ましい。
【００２５】
前記各蛍光診断情報生成装置の一部または全部が、生体内部に挿入される内視鏡装置の形態であってもよい。なお、上記励起光の光源として、Ｇａ−Ｎ系半導体レーザが用いられるものであってもよい。
【００２６】
【発明の効果】
本発明者は、妨害因子が付着している非清浄組織から発せられる蛍光のスペクトルに関して詳細な解析を行った。その結果、図１に示すように、清浄な正常組織から発せられる蛍光のスペクトルは、４８０ｎｍの波長帯域に光強度の最大ピークを有し、清浄な病変組織から発せられる蛍光のスペクトルは６３０ｎｍに最大ピークを有しているが、非清浄組織から発せられる蛍光のスペクトルは、上記の清浄な組織に比べて長波長側の波長帯域に最大ピークを有しているもの（図１の非清浄組織１）あるいは２番目に大きいピークを有しているもの（図１の非清浄組織２）が多いことが解明された。このため、非清浄組織から発せられた蛍光から例えば４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの波長帯域の蛍光強度を検出した場合と、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域の蛍光強度を検出した場合とでは、その検出値にあきらかな差が生じる。一方、清浄な正常組織あるいは清浄な病変組織から発せられた蛍光には、６５０ｎｍより長い波長帯域には大きなピークがないため、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの波長帯域の蛍光強度を検出した場合と、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域の蛍光強度を検出した場合とでは、その検出値に大きな差が生じることはない。
【００２７】
すなわち、本発明による第１の蛍光診断情報生成装置によれば、例えば４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの第１の波長帯域の蛍光の強度に基づいた第１の蛍光診断情報と、第１の波長帯域に含まれる波長帯域でかつ前記第１の波長帯域より狭い４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの第２の波長帯域の蛍光の強度に基づいた第２の蛍光診断情報とを生成して出力することにより、観察者はこれらの２種類の蛍光診断情報を比較して、第１の蛍光診断情報と第２の蛍光診断情報との間にあきらかな差が生じている場合には、その被測定部が非清浄組織であることを識別することができる。
【００２８】
また、本発明の第２の蛍光診断情報生成装置によれば、例えば４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの第１の波長帯域の蛍光の強度と、第１の波長帯域に含まれる波長帯域でかつ前記第１の波長帯域より狭い４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの第２の波長帯域の蛍光の強度との差に基づいた差分蛍光診断情報を生成して出力することにより、観察者はこの差分蛍光診断情報に基づいて、被測定部が非清浄組織であることを識別することができる。
【００２９】
さらに本発明の第３の蛍光診断情報生成装置によれば、例えば４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの第１の波長帯域の蛍光の強度を反射光の強度で除算した第１の蛍光収率演算値に基づいた第１の蛍光診断情報と、第１の波長帯域に含まれる波長帯域でかつ前記第１の波長帯域より狭い４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの第２の波長帯域の蛍光の強度を反射光の強度で除算した第２の蛍光収率演算値に基づいた第２の蛍光診断情報とを生成して出力することにより、観察者はこれらの２種類の蛍光診断情報を比較して、第１の蛍光診断情報と第２の蛍光診断情報との間にあきらかな差が生じている場合には、その被測定部が非清浄組織であることを識別することができる。
【００３０】
また本発明の第４の蛍光診断情報生成装置によれば、例えば４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの第１の波長帯域の蛍光の強度を反射光の強度で除算した第１の蛍光収率演算値と、第１の波長帯域に含まれる波長帯域でかつ前記第１の波長帯域より狭い４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの第２の波長帯域の蛍光の強度を反射光の強度で除算した第２の蛍光収率演算値との差に基づいた差分蛍光診断情報を生成して出力することにより、観察者はこの差分蛍光診断情報に基づいて、被測定部が非清浄組織であることを識別することができる。
【００３１】
本発明の第５の蛍光診断情報生成装置によれば、例えば４８０ｎｍ近傍の第３の波長波長帯域の蛍光の強度を、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの第１の波長帯域の蛍光の強度で除算した第１の規格化蛍光演算値に基づいた第１の蛍光診断情報と、４８０ｎｍ近傍の第３の波長帯域の蛍光の強度を、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの第２の波長帯域の蛍光の強度で除算した第２の規格化蛍光演算値に基づいた第２の蛍光診断情報とを生成して出力することにより、観察者はこれらの２種類の蛍光診断情報を比較して、第１の蛍光診断情報と第２の蛍光診断情報との間にあきらかな差が生じている場合には、その被測定部が非清浄組織であることを識別することができる。
【００３２】
本発明の第６の蛍光診断情報生成装置によれば、例えば４８０ｎｍ近傍の第３の波長帯域の蛍光の強度を、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの第１の波長帯域の蛍光の強度で除算した第１の規格化蛍光演算値と、４８０ｎｍ近傍の第３の波長帯域の蛍光の強度を、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの第２の波長帯域の蛍光の強度で除算した第２の規格化蛍光演算値との基づいた差分蛍光診断情報とを生成して出力することにより、観察者はこの差分蛍光診断情報に基づいて、被測定部が非清浄組織であることを識別することができる。
【００３３】
また本蛍光診断情報生成装置の一部または全部が、生体内部に挿入される内視鏡装置の形態であれば、本装置の利便性を一層向上することができる。
【００３４】
【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詳細に説明する。まず、本発明による第１の蛍光診断情報生成装置を適用した第１の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説明する。図２は蛍光内視鏡装置の概略構成図であり、図３は本蛍光内視鏡装置に搭載される切換フィルタの模式図である。
【００３５】
この蛍光内視鏡装置は、スコープ部１０に内蔵されたイメージファイバ１０３を用いて蛍光像を伝送し、プロセッサ部７０に内蔵されたＣＣＤ撮像素子３０６で蛍光画像データを取得する蛍光内視鏡であり、観察部１に波長４１０ｎｍの励起光Ｌｅを照射して、観察部１から発せられた蛍光から第１の波長帯域である４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの光強度を検出し、この光強度に基づいた白黒画像である蛍光診断画像８０をモニタ５に表示する第１蛍光診断モード、あるいは観察部１に励起光Ｌｅを照射して、観察部１から発せられた蛍光から第２の波長帯域である４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの光強度を検出し、この光強度に基づいた白黒画像である蛍光診断画像８１をモニタ５に表示する第２蛍光診断モードにより動作するものである。２つのモードの切り替えは、入力部６０１からの入力操作により行われる。なお、観察部１内において、ＣＣＤの各画素と対応する領域が被測定部２であり、すなわち多数（ＣＣＤの画素数）の被測定部２が集合して観察部１を形成している。
【００３６】
本発明の第１の実施の形態にかかる蛍光内視鏡装置は、図２に示すように、患者の病巣と疑われる部位に挿入されるスコープ部１０と、蛍光像撮像用の励起光Ｌｅを発する光源を備える照明ユニット２０と、蛍光像ＺｊをＣＣＤ撮像素子で撮像する撮像ユニット３０と、蛍光診断画像データを生成してビデオ信号に変換して出力する蛍光画像処理ユニット４０と、各ユニットに接続され動作タイミングの制御を行うコントローラ６０と、蛍光画像処理ユニット４０から出力された蛍光診断画像データを可視画像として表示するモニタ５とから構成されている。なお、コントローラ６０にはフットスイッチである入力部６０１が接続されている。また、照明ユニット２０、撮像ユニット３０、蛍光画像処理ユニット４０およびコントローラ６０はプロセッサ部７０を構成し、スコープ部１０とプロセッサ部７０およびプロセッサ部７０とモニタ５は、それぞれ図示省略したコネクタにより、接離自在に接続されている。
【００３７】
スコープ部１０は、内部に先端まで延びるライトガイド１０１およびイメージファイバ１０３を備えている。ライトガイド１０１の先端部、即ちスコープ部１０の先端部には、照明レンズ１０４を備えている。また、イメージファイバ１０３は多成分ガラスファイバであり、その先端部には集光レンズ１０５を備えている。ライトガイド１０１は照明ユニット２０へ接続されている。イメージファイバ１０３の一端は、撮像ユニット３０へ接続されている。
【００３８】
照明ユニット２０は、蛍光像撮像用の波長４１０ｎｍの励起光Ｌｅを発するＧａ−Ｎ系半導体レーザ２０１および励起光源用電源２０２を備えている。
【００３９】
撮像ユニット３０は、励起光近傍の波長である４２０ｎｍ以下の波長帯域をカットする励起光カットフィルタ３０１と、２種類の光学フィルタが組み合わされた切換フィルタ３０２と、該切換フィルタ３０２を回転させるフィルタ回転装置３０４と、切換フィルタ３０２を透過した蛍光像を光学レンズ３０５を通して撮像するＣＣＤ撮像素子３０６とが備えられている。
【００４０】
切換フィルタ３０２は、図３に示すように、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの波長帯域を透過させる光学フィルタ３０３ａと、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域を透過させる光学フィルタ３０３ｂとから構成されている。第１蛍光診断モードにおいては、光路上に光学フィルタ３０３ａが配置され、第２蛍光診断モードにおいては、光路上に光学フィルタ３０３ｂが配置されるように、フィルタ回転装置３０４を介してコントローラ６０に制御されている。
【００４１】
蛍光画像処理ユニット４０は、ＣＣＤ撮像素子３０６で撮像された信号のプロセス処理を行う信号処理回路４０１、該信号処理回路４０１で得られた画像データをデジタル化するＡ／Ｄ変換回路４０２、デジタル化された画像データを記憶する画像メモリ４０３、第１蛍光診断画像データ８０’を生成し、後述するビデオ信号処理回路４０６へ出力する第１蛍光診断画像生成部４０４、第２蛍光診断画像データ８１’を生成し、後述するビデオ信号処理回路４０６へ出力する第２蛍光診断画像生成部４０５、蛍光診断画像データをビデオ信号に変換してモニタ５へ出力するビデオ信号処理回路４０６とを備えている。コントローラ６０は、各部位に接続され、動作タイミングを制御している
なお、本実施の形態においては、イメージファイバ１０３、光学フィルタ３０３ａおよびＣＣＤ撮像素子３０６は、発明の第１の蛍光強度検出手段として機能し、イメージファイバ１０３、光学フィルタ３０３ｂおよびＣＣＤ撮像素子３０６は、発明の第２の蛍光強度検出手段として機能するものである。また、第１蛍光診断画像データ８０’は本発明の第１の蛍光診断情報であり、第２蛍光診断画像データ８１’は本発明の第２の蛍光診断情報であり、第１蛍光診断画像生成部４０４および第２蛍光診断画像生成部４０５は、本発明の診断情報生成手段として機能するものである。
【００４２】
以下、本発明による蛍光内視鏡装置の動作について説明する。撮像に先立ち、観察者はスコープ部１０を、被験者の体腔内に挿入し、スコープ部１０先端を観察部１の近傍に誘導する。さらに、スコープ部１０先端から観察部１の各被測定部２までの距離が、所定距離となるように、スコープ部１０先端を位置決めする。
【００４３】
まず第１蛍光診断モードが選択された際の動作について説明する。コントローラ６０からの信号に基づき、励起光源用電源２０２が駆動され、Ｇａ−Ｎ系半導体レーザ２０１から波長４１０ｎｍの励起光Ｌｅが射出される。励起光Ｌｅは、レンズ２０３を透過し、ライトガイド１０１に入射され、スコープ部１０先端まで導光された後、照明レンズ１０４から観察部１へ照射される。
【００４４】
励起光Ｌｅを照射されることにより生じる観察部１からの蛍光像Ｚｊは、集光レンズ１０５により集光され、イメージファイバ１０３の先端に入射し、イメージファイバ１０３を経て、レンズ３０７により集光され、励起光カットフィルタ３０１を透過し、４２０ｎｍ以下の波長がカットされる。さらに切換フィルタ３０２の光学フィルタ３０３ａを透過する。なお、光学フィルタ３０３ａは、前述したように４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの光を透過させるバンドパスフィルタである。光学フィルタ３０３ａを透過した蛍光像は、光学レンズ３０５で集光され、ＣＣＤ撮像素子３０６で受光され、光電変換された後、信号処理回路４０１でプロセス処理を施され画像データとして出力される。Ａ／Ｄ変換回路４０２でデジタル化された画像データは、画像メモリ４０３へ保存される。この際、光学フィルタ３０３ａは、前述したように、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの光を透過させるバンドパスフィルタであるため、この画像データは４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの波長帯域の蛍光画像データ（以下蛍光画像データ（７３０）と記載）となる。
【００４５】
蛍光診断画像生成部４０４では、蛍光画像データ（７３０）の各画素値に応じて輝度情報が設定され、黒白画像データである第１蛍光診断画像データ８０’が生成され、ビデオ信号処理回路４０６へ出力される。ビデオ信号処理回路４０６では、第１蛍光診断画像データ８０’をビデオ信号に変換し、モニタ５に出力する。モニタ５には、黒白画像である第１蛍光診断画像８０が表示される。
【００４６】
第１蛍光診断画像８０は、蛍光画像データ（７３０）の画素値に応じて輝度が設定されている黒白画像である。通常、清浄な正常組織から発せられた蛍光の光強度は大きく、清浄な病変組織から発せられた蛍光の光強度は小さい。このため、表示された第１蛍光診断画像８０の全域の輝度が大きい場合には、観察部１には、光強度が小さい蛍光が発せられる組織、すなわち清浄な病変組織あるいは非清浄組織が含まれていないとみなすことができる。
【００４７】
一方、表示された第１蛍光診断画像８０の中に、輝度が小さい部位がある場合には、観察部１には、光強度が小さい蛍光を発する組織、すなわち清浄な病変組織あるいは非清浄組織が含まれていることを容易に認識することができる。
【００４８】
通常、観察者は、このような第１蛍光診断画像８０を観察しながら、スコープ部１０を移動させる。第１蛍光診断画像８０に輝度の小さい部位が表れ、この部位が清浄な病変組織であるか、あるいは非清浄組織であるかが判断できない場合には、観察者は、入力部６０１を介して第１蛍光診断モードから第２蛍光診断モードに切り換える。
【００４９】
第２蛍光診断モードが選択されると、切換フィルタ３０２の光学フィルタ３０３ｂが光路上に配置される。第１蛍光診断モードと同様に、Ｇａ−Ｎ系半導体レーザ２０１から波長４１０ｎｍの励起光Ｌｅが射出され、蛍光像Ｚｊが取得される。イメージファイバ１０３および光学フィルタ３０３ｂを透過した蛍光像は、光学レンズ３０５で集光され、ＣＣＤ撮像素子３０６で受光される。ＣＣＤ撮像素子３０６から出力された画像データは、信号処理回路４０１でプロセス処理を施されＡ／Ｄ変換回路４０２でデジタル化され、画像メモリ４０３へ保存される。この際、光学フィルタ３０３ｂは、前述したように、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの光を透過させるバンドパスフィルタであるため、この画像データは４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域の蛍光画像データ（以後蛍光画像データ（６５０）と記載））となる。
【００５０】
蛍光診断画像生成部４０５では、蛍光画像データ（６５０）の各画素値に応じて輝度情報が設定され、黒白画像データである第２蛍光診断画像データ８１’が生成され、ビデオ信号処理回路４０６へ出力される。ビデオ信号処理回路４０６では、第２蛍光診断画像データ８１’をビデオ信号に変換し、モニタ５に出力する。モニタ５には、黒白画像である第２蛍光診断画像８１が表示される。
【００５１】
清浄な正常組織および清浄な病変組織から発せられた蛍光においては、６５０ｎｍより長い波長帯域には、光強度の大きなピークはないため、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの第１の波長帯域の蛍光強度を検出した場合と、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの第２の波長帯域の蛍光強度を検出した場合とでは、その検出値に大きな差が生じることはなく、第１蛍光診断画像８０と、第２蛍光診断画像８１を比べた場合に、その輝度には大きな差が生じることはない。
【００５２】
一方、非清浄組織から発せられた蛍光は、６５０ｎｍより長波長側に光強度の最大ピークあるいは２番目のピークを有している。このため、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの第１の波長帯域の蛍光強度を検出した場合と、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域の蛍光強度を検出した場合とでは、その検出値にあきらかな差が生じるので、第２蛍光診断画像８１における輝度は、第１蛍光診断画像８０における輝度に比べ、あきらかに小さくなる。
【００５３】
すなわち、観察者は、第１蛍光診断画像８０と第２蛍光診断画像８１を比較し、第２蛍光診断画像８１における輝度が第１蛍光診断画像８０における輝度よりあきらかに小さい被測定部２は、非清浄組織であると識別できる。
【００５４】
また、第１蛍光診断画像８０における輝度と第２蛍光診断画像８１における輝度にほとんど差がない被測定部２は、清浄な組織であると識別できる。さらに、輝度にほとんど差がない部位に関しては、第１蛍光診断画像８０または第２蛍光診断画像８１において、輝度が大きい被測定部２は清浄な正常組織であり、輝度が小さい被測定部２は、清浄な病変組織であると識別できる。
【００５５】
以上の説明で明かなように、本実施の形態においては、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの第１の波長帯域の蛍光の強度に基づいた第１蛍光診断画像８０と、第１の波長帯域に含まれる波長帯域でかつ前記第１の波長帯域より狭い４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの第２の波長帯域の蛍光の強度に基づいた第２蛍光診断画像８１が表示されるため、観察者はこれらの２種類の蛍光診断画像を比較して、第１の蛍光診断画像８０における輝度と、第２の蛍光診断画像８１における輝度との間にあきらかな差が生じているか否かを知ることにより、その被測定部２が非清浄組織であるか清浄組織であるかを識別することができ、組織性状の識別精度を向上させることができる。
【００５６】
次に、本発明による第２の蛍光診断情報生成装置を適用した第２の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説明する。図４は蛍光内視鏡装置の概略構成図である。なお、図２に示す第１の具体的な実施の形態と共通の要素については同番号を付し、特に必要のない限りその説明は省略する。
【００５７】
この蛍光内視鏡装置は、スコープ部１０に内蔵されたイメージファイバ１０３を用いて蛍光像を伝送し、プロセッサ部７１に内蔵されたＣＣＤ撮像素子３０６で蛍光画像データを取得する蛍光内視鏡装置であり、観察部１に波長４１０ｎｍの励起光Ｌｅを照射して、観察部１から発せられた蛍光から波長帯域４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの光強度を検出し、この光強度に基づいて作成された白黒画像である第１蛍光診断画像８０をモニタ５に表示する第１蛍光診断モード、あるいは観察部１に励起光Ｌｅを照射して、観察部１から発せられた蛍光から波長帯域４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの光強度および波長帯域４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの光強度を検出し、これらの光強度の差（以下光強度差と記載）に基づいて作成された第２蛍光診断画像８２をモニタ５に表示する第２蛍光診断モードにより動作するものである。２つのモードの切り替えは、入力部６０１からの入力操作により行われる。
【００５８】
本発明の第２の実施の形態にかかる蛍光内視鏡装置は、図４に示すように、患者の病巣と疑われる部位に挿入されるスコープ部１０と、照明ユニット２０と、撮像ユニット３０と、蛍光診断画像データを生成してビデオ信号に変換して出力する蛍光画像処理ユニット４１と、各ユニットに接続され動作タイミングの制御を行うコントローラ６１と、モニタ５とから構成されている。なお、コントローラ６１には入力部６０１が接続されている。また、照明ユニット２０、撮像ユニット３０、蛍光画像処理ユニット４１およびコントローラ６１はプロセッサ部７１を構成し、スコープ部１０とプロセッサ部７１およびプロセッサ部７１とモニタ５は、それぞれ図示省略したコネクタにより、接離自在に接続されている。
【００５９】
撮像ユニット３０の切換フィルタ３０２は、第１蛍光診断モードにおいては、光路上に光学フィルタ３０３ａが配置され、第２蛍光診断モードにおいては、光路上に光学フィルタ３０３ａおよび光学フィルタ３０３ｂが交互に配置されるように、フィルタ回転装置３０４を介してコントローラ６１に制御されている。
【００６０】
蛍光画像処理ユニット４１は、信号処理回路４０１、Ａ／Ｄ変換回路４０２、画像メモリ４１１、第１蛍光診断画像データ８０’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する第１蛍光診断画像生成部４０４、予め複数の清浄な生体組織から取得された基準値を記憶する記憶部４１２、該記憶部４１２に記憶された基準値と、光強度差に基づいて第２蛍光診断画像データ８２’を作成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する第２蛍光診断画像生成部４１３と、ビデオ信号処理回路４０６とを備えている。コントローラ６１は、各部位に接続され、動作タイミングを制御している。なお、本実施の形態においては、第２蛍光診断画像データ８２’は本発明の差分蛍光診断情報であり、第２蛍光診断画像生成部４１３は、本発明の診断情報生成手段として機能するものである。
【００６１】
以下、本発明による蛍光内視鏡装置の動作について説明する。まず第１蛍光診断モードが選択された際の表示動作は、第１の実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００６２】
第１蛍光診断モードにおいては、観察者は、第１蛍光診断画像８０を観察しながら、スコープ部１０を移動させる。第１蛍光診断画像８０に輝度の小さい部位が表れ、この部位が清浄な病変組織であるか、あるいは非清浄組織であるかが判断できない場合には、観察者は、入力部６０１を介して第１蛍光診断モードから第２蛍光診断モードに切り換える。
【００６３】
第２蛍光診断モードが選択されると、切換フィルタ３０２の光学フィルタ３０３ａおよび３０３ｂが交互に光路上に配置される。光学フィルタ３０３ａが光路上に配置された場合には、第１蛍光診断モードとほぼ同様の動作により、画像メモリ４１１に、蛍光画像データ（７３０）が記憶される。また、光学フィルタ３０３ｂが光路上に配置された場合には、同様に画像メモリ４１１に、蛍光画像データ（６５０）が記憶される。
【００６４】
画像メモリ４１１に、蛍光画像データ（７３０）および蛍光画像データ（６５０）が記憶されると、第２蛍光診断画像生成部４１３では、各画素毎に、蛍光画像データ（７３０）の画素値をＦ１、蛍光画像データ（６５０）画素値をＦ２として、次式より妨害因子判定値Ｂ１を算出する。
【００６５】
Ｂ１＝（Ｆ１−Ｆ２）／Ｆ１
なお、記憶部４１２には、予め複数の清浄な既知病変組織から取得した妨害因子判定値Ｂ１の平均値であるＢ１Ａおよび妨害因子判定値Ｂ１の標準偏差であるＢ１Ｓが、基準値として記憶されている。
【００６６】
蛍光診断画像生成部４１３では、算出した妨害因子判定値Ｂ１が、次式を満たす場合には、妨害因子判定値Ｂ１と対応する被測定部２は非清浄組織であると判定し、次式を満たさない場合には、清浄組織であると判定する。
【００６７】
Ｂ１≧Ｂ１Ａ＋Ｂ１Ｓ
次に、非清浄組織であると判定された画素に色情報としてマゼンダを割り当てた妨害因子判定画像データを生成する。
【００６８】
その後、第１蛍光診断モードと同様に、まず蛍光画像データ（７３０）の画素値に応じて、輝度を設定した黒白画像データを作成し、この黒白画像データに、上記の妨害因子判定画像を重畳して第２蛍光診断画像データ８２’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する。ビデオ信号処理回路４０６では、第２蛍光診断画像データ８２’をビデオ信号に変換し、モニタ５に出力する。モニタ５には、非清浄組織がマゼンダで表示され、残りの部位は、黒白で表示される第２蛍光診断画像８２が表示される。
【００６９】
観察者は、第２蛍光診断画像８２を観察すれば、容易にマゼンダで表示される非清浄組織を識別することができる。
【００７０】
以上の説明で明かなように、本実施の形態における蛍光内視鏡装置においては、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの第１の波長帯域の蛍光の強度と、第１の波長帯域に含まれる波長帯域でかつ前記第１の波長帯域より狭い４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの第２の波長帯域の蛍光の強度との差に基づいて、蛍光強度差が大きい非清浄組織はマゼンダで表示される第２蛍光診断画像８２が表示されるので、観察者はこの第２蛍光診断画像８２を観察することにより、容易に被測定部２が非清浄組織であるか清浄組織であるかを識別することができる。
【００７１】
また、第２蛍光診断画像８２において、黒白画像として表示される被測定部２に関しても、第１の実施形態における蛍光内視鏡装置と同様に、輝度が大きい被測定部２は清浄な正常組織であり、輝度が小さい被測定部２は清浄な病変組織であると識別できる。
【００７２】
次に、本発明による第２の蛍光診断情報生成装置を適用した第３の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説明する。図５は本蛍光内視鏡装置の概略構成図であり、図６は本蛍光内視鏡装置に搭載されるモザイクフィルタの模式図である。なお、図２に示す第１の具体的な実施の形態と共通の要素については同番号を付し、特に必要のない限りその説明は省略する。
【００７３】
この蛍光内視鏡装置は、スコープ部１２に内蔵されたＣＣＤ撮像素子１２５を用いて蛍光像を取得する蛍光内視鏡装置であり、観察部１に波長４１０ｎｍの励起光Ｌｅを照射して、観察部１から発せられた蛍光から波長帯域４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの光強度を検出し、この光強度に基づいて作成された白黒画像である第１蛍光診断画像８３をモニタ５に表示する第１蛍光診断モード、あるいは観察部１に励起光Ｌｅを照射して、観察部１から発せられた蛍光から波長帯域４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの光強度および波長帯域４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの光強度を検出し、これらの光強度差に基づいて作成された第２蛍光診断画像８４をモニタ５に表示する第２蛍光診断モードにより動作するものである。２つのモードの切り替えは、入力部６０１からの入力操作により行われる。
【００７４】
本発明の第３の実施の形態にかかる蛍光内視鏡装置は、患者の病巣と疑われる部位に挿入されるスコープ部１２と、照明ユニット２０と、蛍光診断画像データを生成してビデオ信号に変換して出力する蛍光画像処理ユニット４２と、各ユニットに接続され動作タイミングの制御を行うコントローラ６２と、モニタ５とから構成されている。なお、コントローラ６２には入力部６０１が接続されている。
【００７５】
なお照明ユニット２０、蛍光画像処理ユニット４２およびコントローラ６２はプロセッサ部７２を構成し、スコープ部１２とプロセッサ部７２およびプロセッサ部７２とモニタ５は、それぞれ図示省略したコネクタにより、接離自在に接続されている。
【００７６】
スコープ部１２は、内部に先端まで延びるライトガイド１０１およびＣＣＤケーブル１２１を備えている。ライトガイド１０１およびＣＣＤケーブル１２１の先端部、即ちスコープ部１２の先端部には、照明レンズ１０４および対物レンズ１２２を備えている。ＣＣＤケーブル１２１の先端部には、微少な光学フィルタがモザイク状に組み合わされたモザイクフィルタ１２３がオンチップされたＣＣＤ撮像素子１２５が接続され、該ＣＣＤ撮像素子１２５には、プリズム１２６が取り付けられている。また、プリズム１２６と対物レンズ１２２の間には、波長４２０ｎｍ以下の波長の光をカットする励起光カットフィルタ１２７が取り付けられている。
【００７７】
ＣＣＤケーブル１２１の一端は、蛍光画像処理ユニット４２へ接続されている。モザイクフィルタ１２３は、図６に示すように、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの波長帯域の光を透過させるバンドパスフィルタである微少な光学フィルタ１２４ａと、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域の光を透過させるバンドパスフィルタである微少な光学フィルタ１２４ｂとが組み合わされ、各光学フィルタはＣＣＤ撮像素子１２５の画素に一対一で対応している。
【００７８】
蛍光画像処理ユニット４２は、信号処理回路４０１、Ａ／Ｄ変換回路４０２、画像メモリ４２１、第１蛍光診断画像データ８３’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する第１蛍光診断画像生成部４２２、予め複数の清浄な生体組織から取得された基準値を記憶する記憶部４２３、該記憶部４２３に記憶された基準値と、光強度差に基づいて第２蛍光診断画像データ８４’を作成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する第２蛍光診断画像生成部４２４と、ビデオ信号処理回路４０６とを備えている。コントローラ６２は、各部位に接続され、動作タイミングを制御している。
【００７９】
なお、本実施の形態においては、光学フィルタ１２４ａおよびＣＣＤ撮像素子１２５は、発明の第１の蛍光強度検出手段として機能し、光学フィルタ１２４ｂおよびＣＣＤ撮像素子１２５は、発明の第２の蛍光強度検出手段として機能するものである。また第２蛍光診断画像データ８４’は発明の差分蛍光診断情報であり、第２蛍光診断画像生成部４２４は、発明の診断情報生成手段として機能するものである。
【００８０】
以下、本発明による蛍光内視鏡装置の動作について説明する。まず第１蛍光診断モードが選択された際の動作について説明する。コントローラ６２からの信号に基づき、励起光Ｌｅが射出され、観察部１へ照射される。励起光Ｌｅを照射されることにより生じる観察部１からの蛍光は、集光レンズ１２２により集光され、励起光カットフィルタ１２７により４２０ｎｍ以下の波長帯域に光がカットされ、プリズム１２６に反射して、モザイクフィルタ１２３を透過して、ＣＣＤ撮像素子１２５上に蛍光像Ｚｊとして結像される。この際励起光Ｌｅの反射光は、励起光カットフィルタ１２７によりカットされるため、ＣＣＤ撮像素子１２５に入射することはない。ＣＣＤ撮像素子１２５では、蛍光像Ｚｊが受光されて、光電変換され、光の強弱に応じた画像データに変換されて出力される。
【００８１】
ＣＣＤ撮像素子１２５から出力された信号は、蛍光画像処理ユニット４２の信号処理回路４０１で、プロセス処理を施され、Ａ／Ｄ変換回路４０２でデジタル信号に変換されて、光学フィルタ１２４ａを透過した画像データ、すなわち４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの波長帯域の画像データである蛍光画像データ（７３０）と、光学フィルタ１２４ｂを透過した４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域の画像データである蛍光画像データ（６５０）とに分けて、画像メモリ４２１に記憶される。
【００８２】
第１蛍光診断画像生成部４２２では、蛍光画像データ（７３０）の各画素値に応じて輝度情報が設定され、黒白画像データである第１蛍光診断画像データ８３’が生成され、ビデオ信号処理回路４０６へ出力される。ビデオ信号処理回路４０６では、第１蛍光診断画像データ８３’をビデオ信号に変換し、モニタ５に出力する。モニタ５には、黒白画像である第１蛍光診断画像８３が表示される。なお、モザイクフィルタ１２３の光学フィルタ１２４ｂに対応するために、蛍光画像データ（７３０）が取得されていない画素においては、隣接する画素の画素値に応じて輝度情報を設定する。
【００８３】
第１蛍光診断画像８３は、蛍光画像データ（７３０）の画素値に応じて輝度が設定されている黒白画像であり、第１の実施形態にける第１蛍光診断画像８０とほぼ同様な画像である。観察者は、このような第１蛍光診断画像８３を観察しながら、スコープ部１０を移動させる。第１蛍光診断画像８３に輝度の小さい部位が表れ、この部位が清浄な病変組織であるか、あるいは非清浄組織であるかが判断できない場合には、観察者は、入力部６０１を介して第１蛍光診断モードから第２蛍光診断モードに切り換える。
【００８４】
第２蛍光診断モードが選択されると、第１蛍光診断モードとほぼ同様の動作により、画像メモリ４２１に、蛍光画像データ（７３０）と蛍光画像データ（６５０）が記憶される。
【００８５】
第２蛍光診断画像生成部４２４では、隣接する画素毎に、蛍光画像データ（７３０）の画素値をＦ３、蛍光画像データ（６５０）画素値をＦ４として、次式より差分画素値Ｂ２を算出する。
【００８６】
Ｂ２＝Ｆ３−Ｆ４
なお、記憶部４２３には、予め複数の清浄な既知病変組織から取得した差分画素値Ｂ２の平均値Ｂ２Ａおよび標準偏差Ｂ２Ｓが、基準値として記憶されている。
【００８７】
第２蛍光診断画像生成部４２４では、算出した差分画素値Ｂ２と平均値Ｂ２Ａおよび標準偏差Ｂ２Ｓから次式を用いて、妨害因子影響度Ｂ３を算出する。
【００８８】
Ｂ３＝｛（Ｂ２−Ｂ２Ａ）／Ｂ２Ｓ｝２
さらに、このＢ３の値に応じて色情報を割り当てた妨害因子判定画像データを生成する。この際には、例えば妨害因子影響度Ｂ３の値が小さい方から大きい方へ、白色からマゼンダへ順次色が変化するように色情報を割り当てる。
【００８９】
その後、第１蛍光診断モードと同様に、蛍光画像データ（７３０）の画素値に応じて、輝度を設定した黒白画像データを作成し、この黒白画像データに上記の妨害因子判定画像データを重畳して第２蛍光診断画像データ８４’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する。ビデオ信号処理回路４０６では、第２蛍光診断画像データ８４’をビデオ信号に変換し、モニタ５に出力する。モニタ５には、妨害因子影響度Ｂ３の値が大きい部位、すなわち非清浄組織はマゼンダで表示され、順次妨害因子影響度Ｂ３の値が小さくなるにつれ、白色に近づき、清浄組織は白で表示される第２蛍光診断画像８４が表示される。観察者は、第２蛍光診断画像８４を観察すれば、容易にマゼンダで表示される非清浄組織を識別することができる。
【００９０】
以上の説明で明かなように、本実施の形態における蛍光内視鏡装置においては、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの第１の波長帯域の蛍光の強度と、第１の波長帯域に含まれる波長帯域でかつ前記第１の波長帯域より狭い４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの第２の波長帯域の蛍光の強度との差に基づいて算出された妨害因子影響度Ｂ３が大きい非清浄組織はマゼンダで表示される第２蛍光診断画像８４が表示されるので、観察者はこの第２蛍光診断画像８４を観察することにより、容易に被測定部２が非清浄組織であるか清浄組織であるかを識別することができる。
【００９１】
また、第２蛍光診断画像８４において、白色で表示される部位、すなわち清浄組織である部位の被測定部２に関しても、第１の実施形態における蛍光内視鏡装置と同様に、輝度が大きい被測定部２は清浄な正常組織であり、輝度が小さい被測定部２は清浄な病変組織であると識別できる。
【００９２】
次に、本発明による第３の蛍光診断情報生成装置を適用した第４の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説明する。図７は、蛍光内視鏡装置の概略構成図であり、図８は本蛍光内視鏡装置に搭載される切換フィルタの模式図である。なお、図２に示す第１の具体的な実施の形態と共通の要素については同番号を付し、特に必要のない限りその説明は省略する。
【００９３】
本蛍光内視鏡装置は、スコープ部１３に内蔵されたイメージファイバ１０３を用いて蛍光像を伝送し、プロセッサ部７３に内蔵されたＣＣＤ撮像素子３０６で蛍光画像データを取得する蛍光内視鏡であり、波長４１０ｎｍの励起光Ｌｅが照射された観察部１から発せられた蛍光から波長帯域４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの蛍光画像データ（７３０）を取得し、近赤外光である参照光Ｌｓを照射された観察部１の反射光からＩＲ反射画像データを取得し、対応する画素毎に蛍光画像データ（７３０）の画素値をＩＲ反射画像データの画素値で除算した蛍光収率演算値（以下蛍光収率演算値（７３０）と記載）を求め、該蛍光収率演算値（７３０）に基づいて色情報を作成し、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を作成し、両画像情報を合成した第１蛍光診断画像８５をモニタ５上に表示する第１蛍光診断モード、あるいは波長４１０ｎｍの励起光Ｌｅが照射された観察部１から発せられた蛍光から波長帯域４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの蛍光画像データ（６５０）を取得し、近赤外光である参照光Ｌｓを照射された観察部１の反射光からＩＲ反射画像データを取得し、対応する画素毎に蛍光画像データ（６５０）の画素値をＩＲ反射画像データの画素値で除算した蛍光収率演算値（以下蛍光収率演算値（６５０）と記載）を求め、該蛍光収率演算値（６５０）に基づいて色情報を作成し、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を作成し、両画像情報を合成した第２蛍光診断画像８６をモニタ５上に表示する第２蛍光診断モードにより動作するものである。２つのモードの切り替えは、入力部６０１からの入力操作により行われる。
【００９４】
本発明の第４の実施の形態にかかる蛍光内視鏡装置は、患者の病巣と疑われる部位に挿入されるスコープ部１３と、蛍光像撮像用の励起光Ｌｅと、ＩＲ反射光像撮像用の参照光Ｌｓを発する光源を備える照明ユニット２３と、蛍光像ＺｊおよびＩＲ反射光像ＺｓをＣＣＤ撮像素子３０６で撮像する撮像ユニット３３と、第１蛍光診断モードにおいては、蛍光収率演算値（７３０）に基づいた色情報と、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいた輝度情報を作成し、両情報から第１蛍光診断画像データ８５を生成してビデオ信号に変換して出力し、第２蛍光診断モードにおいては、蛍光収率演算値（６５０）に基づいた色情報と、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいた輝度情報を作成し、両情報から第２蛍光診断画像データ８６を生成してビデオ信号に変換して出力する蛍光画像処理ユニット４０と、各ユニットに接続され動作タイミングの制御を行うコントローラ６３と、蛍光画像処理ユニット４０から出力された第１蛍光診断画像データ８５または第２蛍光診断画像データ８６を可視画像として表示するモニタ５とから構成されている。
【００９５】
なお、コントローラ６３には入力部６０１が接続されている。また、照明ユニット２３、撮像ユニット３３、蛍光画像処理ユニット４３およびコントローラ６３はプロセッサ部７３を構成し、スコープ部１３とプロセッサ部７３およびプロセッサ部７３とモニタ５は、それぞれ図示省略したコネクタにより、接離自在に接続されている。
【００９６】
スコープ部１３は、内部に先端まで延びるライトガイド１３１およびイメージファイバ１０３を備えている。ライトガイド１３１の先端部、即ちスコープ部１３の先端部には、照明レンズ１０４を備えている。
【００９７】
ライトガイド１３１は、励起光Ｌｅ用のライトガイド１３２ａおよび参照光Ｌｓ用のライトガイド１３２ｂがバンドルされ、ケーブル状に一体化されており、各ライトガイドは、照明ユニット２３へ接続されている。イメージファイバ１０３の一端は、撮像ユニット３３へ接続されている。
【００９８】
照明ユニット２３は、Ｇａ−Ｎ系半導体レーザ２０１、励起光源用電源２０２、ＩＲ反射光像撮像用の近赤外光である参照光Ｌｓを発する半導体レーザである参照光源２０４および参照光源用電源２０５を備えている。
【００９９】
撮像ユニット３３は、励起光カットフィルタ３０１と、３種類の光学フィルタが組み合わされた切換フィルタ３３１と、該切換フィルタ３３１を回転させるフィルタ回転装置３３３と、ＣＣＤ撮像素子３０６とが備えられている。
【０１００】
切換フィルタ３３１は、図８に示すように、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの波長帯域を透過させる光学フィルタ３３２ａと、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域を透過させる光学フィルタ３３２ｂと、全波長帯域を透過させるフィルタ３３２ｃとから構成されている。
【０１０１】
光学フィルタ３３２ａは、蛍光画像データ（７３０）取得用の光学フィルタであり、光学フィルタ３３２ｂは蛍光画像データ（６５０）取得用の光学フィルタであり、光学フィルタ３３２ｃは、ＩＲ反射画像データ取得用の光学フィルタである。この切換フィルタ３３１は、第１蛍光診断モードにおいては、励起光Ｌｅが照射されている場合には、光路上に光学フィルタ３３２ａが配置され、参照光Ｌｓが照射されている場合には、光路上に光学フィルタ３３２ｃが配置され、また第２蛍光診断モードにおいては、励起光Ｌｅが照射されている場合には、光路上に光学フィルタ３３２ｂが配置され、参照光Ｌｓが照射されている場合には、光路上に光学フィルタ３３２ｃが配置されるようにフィルタ回転装置３３３を介してコントローラ６３に制御されている。
【０１０２】
蛍光画像処理ユニット４３は、ＣＣＤ撮像素子３０６で撮像された信号のプロセス処理を行う信号処理回路４０１、該信号処理回路４０１で得られた画像データをデジタル化するＡ／Ｄ変換回路４０２、蛍光画像データ（７３０）と、蛍光画像データ（６５０）と、ＩＲ反射画像データとを、異なる記憶領域に保存する画像メモリ４３１と、第１蛍光診断モードにおいて、対応する画素毎に、画像メモリ４３１に記憶された蛍光画像データ（７３０）の画素値をＩＲ反射画像データの画素値で除算して、蛍光収率演算値（７３０）を算出する第１蛍光演算値算出部４３２と、蛍光収率演算値（７３０）に基づいて色情報を割り当て、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して第１蛍光診断画像データ８５’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する第１蛍光診断画像生成部４３３と、第２蛍光診断モードにおいて、対応する画素毎に、画像メモリ４３１に記憶された蛍光画像データ（６５０）の画素値をＩＲ反射画像データの画素値で除算して、蛍光収率演算値（６５０）を算出する第２蛍光演算値算出部４３４と、蛍光収率演算値（６５０）に基づいて色情報を割り当て、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して第２蛍光診断画像データ８６’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する第２蛍光診断画像生成部４３５と、ビデオ信号処理回路４０６とを備えている。コントローラ６３は、各ユニットに接続され、動作タイミングを制御している。
【０１０３】
なお、本実施の形態においては、光学フィルタ３３２ａおよびＣＣＤ撮像素子３０６は、発明の第１の蛍光強度検出手段として機能し、光学フィルタ３３２ｂおよびＣＣＤ撮像素子３０６は、発明の第２の蛍光強度検出手段として機能する。また、第１蛍光診断画像データ８５’は本発明の第１の蛍光診断情報であり、第２蛍光診断画像データ８６’は第２の蛍光診断情報である。第１蛍光演算値算出部４３２は本発明の第１の蛍光演算値算出手段として機能し、第２蛍光演算値算出部４３４は第２の蛍光演算値算出手段として機能し、第１蛍光診断画像生成部４３３および第２蛍光診断画像生成部４３５は診断情報生成手段として機能するものである。
【０１０４】
以下、本発明による蛍光内視鏡装置の動作について説明する。まず第１蛍光診断モードが選択された際の動作について説明する。蛍光像Ｚｊの撮像とＩＲ反射光像Ｚｓの撮像とが時分割で行われる。各像を時分割で撮像するために、照明ユニット２３からは、励起光Ｌｅおよび参照光Ｌｓが順次射出される。
【０１０５】
蛍光像の撮像に際して、コントローラ６３からの信号に基づき、励起光Ｌｅが射出され、ライトガイド１３２ａに入射され、スコープ部１３先端まで導光された後、照明レンズ１０４から観察部１へ照射される。
【０１０６】
励起光Ｌｅを照射されることにより生じる観察部１からの蛍光像Ｚｊは、集光レンズ１０５により集光され、イメージファイバ１０３の先端に入射し、イメージファイバ１０３を経て、レンズ３０７により集光され、励起光カットフィルタ３０１を透過し、４２０ｎｍ以下の波長がカットされる。さらに切換フィルタ３３１の光学フィルタ３３２ａを透過する。光学フィルタ３３２ａを透過した蛍光像は、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの波長帯域の蛍光像となる。
【０１０７】
この蛍光像は、光学レンズ３０５で集光され、ＣＣＤ撮像素子３０６で受光され、光電変換された後、信号処理回路４０１でプロセス処理を施され蛍光画像データ（７３０）として出力される。Ａ／Ｄ変換回路４０２でデジタル化され、画像メモリ４３１の蛍光画像データ（７３０）の記憶領域に保存される。
【０１０８】
ほぼ同様の動作により、参照光源２０４から射出された参照光Ｌｓの反射光からなるＩＲ反射光像Ｚｓは、励起光カットフィルタ３０１を透過し、さらに切換フィルタ３３１の光学フィルタ３３２ｃを透過してＣＣＤ撮像素子３０６で受光され、光電変換された後、信号処理回路４０１でプロセス処理を施されＩＲ反射画像データとして出力され、Ａ／Ｄ変換回路４０２でデジタル化され、画像メモリ４３１のＩＲ反射画像データの記憶領域に保存される。
【０１０９】
画像メモリ４３１へ、上記の蛍光画像データ（７３０）およびＩＲ反射画像データが記憶されると、第１蛍光演算値算出部４３２では、画素毎に、画像メモリ４３１に記憶された蛍光画像データ（７３０）の画素値をＩＲ反射画像データの画素値により除算して蛍光収率演算値（７３０）を算出する。第１蛍光診断画像生成部４３３では、この蛍光収率演算値（７３０）に基づいて色情報を割り当て、またＩＲ反射画像データの画素値に基づいて、輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して第１蛍光診断画像データ８５’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する。ビデオ信号処理回路４０６では、第１蛍光診断画像データ８５’をビデオ信号に変換し、モニタ５に出力する。モニタ５には、疑似カラー画像である第１蛍光診断画像８５が表示される。
【０１１０】
なお、第１蛍光診断画像８５は、蛍光収率演算値（７３０）に応じて表示色が変化し、ＩＲ反射画像データの画素値に応じて輝度が変化する疑似カラーで表示されている。通常、清浄な正常組織から発せられた蛍光の蛍光収率演算値は大きく、清浄な病変組織から発せられた蛍光の蛍光収率演算値は小さいので、表示色の差異が明らかになるような疑似カラーを設定することにより、例えば蛍光収率演算値が大きい方から小さい方へ、順次緑色から赤色へ変化するように色情報を割り当てることにより、観察者は、蛍光収率演算値（７３０）が小さい蛍光が発せられる組織、すなわち清浄な病変組織あるいは非清浄組織を容易に認識することができる。また、ＩＲ反射画像データの信号強度に応じて輝度が異なるため、観察部の凹凸や、距離感を備えた第１蛍光診断画像８５を表示することができる。
【０１１１】
観察者は、この第１蛍光診断画像８５を観察しながら、スコープ部１３を移動させる。第１蛍光診断画像８５に赤色で表示される部分が表れ、この赤色で表示される部位が、清浄な病変組織であるか、あるいは非清浄組織であるかが判断できない場合には、観察者は入力装置６０１を介して第２蛍光診断モードに切り換える。
【０１１２】
第２蛍光診断モードが選択されると、第１蛍光診断モードと同様に、蛍光像Ｚｊの撮像とＩＲ反射光像Ｚｓの撮像とが時分割で行われる。各像を時分割で撮像するために、照明ユニット２３からは、励起光Ｌｅおよび参照光Ｌｓが順次射出される。
【０１１３】
励起光Ｌｅを照射されることにより生じる観察部１からの蛍光像Ｚｊは、集光レンズ１０５により集光され、イメージファイバ１０３の先端に入射し、イメージファイバ１０３を経て、レンズ３０７により集光され、励起光カットフィルタ３０１を透過し、さらに切換フィルタ３３１の光学フィルタ３３２ｂを透過する。光学フィルタ３３２ｂを透過した蛍光像は、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域の蛍光像となる。
【０１１４】
この蛍光像は、光学レンズ３０５で集光され、ＣＣＤ撮像素子３０６で受光され、光電変換された後、信号処理回路４０１でプロセス処理を施され蛍光画像データ（６５０）として出力される。Ａ／Ｄ変換回路４０２でデジタル化され、画像メモリ４３１に記憶される。
【０１１５】
画像メモリ４３１へ、上記の蛍光画像データ（６５０）およびＩＲ反射画像データが記憶されると、第２蛍光演算値算出部４３４では、画素毎に、画像メモリ４３１に記憶された蛍光画像データ（６５０）の画素値をＩＲ反射画像データの画素値により除算して蛍光収率演算値（６５０）を算出する。第２蛍光診断画像生成部４３５では、この蛍光収率演算値（６５０）に基づいて色情報を割り当て、またＩＲ反射画像データの画素値に基づいて、輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して第２蛍光診断画像データ８６’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する。ビデオ信号処理回路４０６では、第２蛍光診断画像データ８６’をビデオ信号に変換し、モニタ５に出力する。モニタ５には、疑似カラー画像である第２蛍光診断画像８６が表示される。なお、第２蛍光診断画像８６も、第１蛍光診断画像８５と同様に、蛍光収率演算値（６５０）に応じて表示色が変化し、ＩＲ反射画像データの画素値に応じて輝度が変化する疑似カラーで表示されている。
【０１１６】
清浄な正常組織および清浄な病変組織から発せられた蛍光においては、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの第１の波長帯域の蛍光強度を検出した場合と、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの第２の波長帯域の蛍光強度を検出した場合とでは、その検出値に大きな差が生じることはなく、第１蛍光診断画像８５と、第２蛍光診断画像８６を比べた場合に、その表示色には大きな差が生じることはない。
【０１１７】
一方、非清浄組織から発せられた蛍光は、６５０ｎｍより長波長側に光強度のピークを有しているため、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの第１の波長帯域の蛍光強度に比べ、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域の蛍光強度は小さくなる。このため、蛍光収率演算値（６５０）は、蛍光収率演算値（７３０）に比べて小さくなる。すなわち、蛍光収率演算値にあきらかな差が生じるので、第１蛍光診断画像８５における表示色に比べ、第２蛍光診断画像８６における表示色が赤色に近くなった被測定部２は、非清浄組織であると識別できる。
【０１１８】
また、第１蛍光診断画像８５における表示色と第２蛍光診断画像８６における表示色にほとんど差がない被測定部２は、清浄な組織であると識別できる。さらに、表示色にほとんど差がない部位に関しては、第１蛍光診断画像８５または第２蛍光診断画像８６において、表示色が緑色に近い被測定部２は清浄な正常組織であり、表示色が赤色に近い被測定部２は、清浄な病変組織であると識別できる。
【０１１９】
以上の説明で明かなように、本実施の形態においては、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの第１の波長帯域の蛍光の強度に基づいた第１蛍光診断画像８５と、第１の波長帯域に含まれる波長帯域でかつ前記第１の波長帯域より狭い４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの第２の波長帯域の蛍光の強度に基づいた第２蛍光診断画像８６が表示されるため、観察者はこれらの２種類の蛍光診断画像を比較して、第１蛍光診断画像８５における表示色と、第２蛍光診断画像８６における表示色との間にあきらかな差が生じているか否かを知ることにより、その被測定部２が非清浄組織であるか清浄組織であるかを識別することができ、組織性状の識別精度を向上させることができる。
【０１２０】
次に、本発明による第４の蛍光診断情報生成装置を適用した第５の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説明する。図９は本蛍光内視鏡装置の概略構成図であり、図１０は本蛍光内視鏡装置に搭載されるモザイクフィルタの模式図である。なお、図５に示す第３の具体的な実施の形態と共通の要素、および図７に示す第４の実施の形態と共通の要素については同番号を付し、特に必要のない限りその説明は省略する。
【０１２１】
この蛍光内視鏡装置は、スコープ部１４に内蔵されたＣＣＤ撮像素子１２５を用いて蛍光像を取得する蛍光内視鏡装置であり、蛍光収率演算値（７３０）に基づいて色情報を作成し、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を作成し、両画像情報を合成した第１蛍光診断画像８７をモニタ５上に表示する第１蛍光診断モード、あるいは蛍光収率演算値（７３０）と蛍光収率演算値（６５０）との差に基づいて色情報を作成し、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を作成し、両画像情報を合成した第２蛍光診断画像８８をモニタ５上に表示する第２蛍光診断モードにより動作するものである。２つのモードの切り替えは、入力部６０１からの入力操作により行われる。
【０１２２】
本発明の第５の実施の形態にかかる蛍光内視鏡装置は、患者の病巣と疑われる部位に挿入されるスコープ部１４と、照明ユニット２３と、蛍光診断画像データを生成してビデオ信号に変換して出力する蛍光画像処理ユニット４４と、各ユニットに接続され動作タイミングの制御を行うコントローラ６４と、モニタ５とから構成されている。なお、コントローラ６４には入力部６０１が接続されている。
【０１２３】
なお照明ユニット２３、蛍光画像処理ユニット４４およびコントローラ６４はプロセッサ部７４を構成し、スコープ部１４とプロセッサ部７４およびプロセッサ部７４とモニタ５は、それぞれ図示省略したコネクタにより、接離自在に接続されている。
【０１２４】
スコープ部１４は、内部に先端まで延びるライトガイド１３１およびＣＣＤケーブル１２１を備えている。ライトガイド１３１およびＣＣＤケーブル１２１の先端部、即ちスコープ部１２の先端部には、照明レンズ１０４および対物レンズ１２２を備えている。ＣＣＤケーブル１２１の先端部には、微少な光学フィルタがモザイク状に組み合わされたモザイクフィルタ１４１がオンチップされたＣＣＤ撮像素子１２５が接続され、該ＣＣＤ撮像素子１２５には、プリズム１２６が取り付けられている。
【０１２５】
ＣＣＤケーブル１２１の一端は、蛍光画像処理ユニット４４へ接続されている。モザイクフィルタ１４１は、図１０に示すように、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの波長帯域の光を透過させるバンドパスフィルタである微少な光学フィルタ１４２ａと、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域の光を透過させるバンドパスフィルタである微少な光学フィルタ１４２ｂと、全波長帯域を透過させる光学フィルタ１４２ｃとが組み合わされ、各光学フィルタはＣＣＤ撮像素子１２５の画素に一対一で対応している。
【０１２６】
蛍光画像処理ユニット４４は、ＣＣＤ撮像素子１２５で撮像された信号のプロセス処理を行う信号処理回路４０１、該信号処理回路４０１で得られた画像データをデジタル化するＡ／Ｄ変換回路４０２、蛍光画像データ（７３０）と、蛍光画像データ（６５０）と、ＩＲ反射画像データとを、異なる記憶領域に保存する画像メモリ４４１と、第１蛍光診断モードにおいて、隣合う画素毎に、画像メモリ４４１に記憶された蛍光画像データ（７３０）の画素値をＩＲ反射画像データの画素値で除算して、蛍光収率演算値（７３０）を算出する第１蛍光演算値算出部４４２と、蛍光収率演算値（７３０）に基づいて色情報を割り当て、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して第１蛍光診断画像データ８７’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する第１蛍光診断画像生成部４４３と、第２蛍光診断モードにおいて、隣合う画素毎に、画像メモリ４４１に記憶された蛍光画像データ（６５０）の画素値をＩＲ反射画像データの画素値で除算して、蛍光収率演算値（６５０）を算出する第２蛍光演算値算出部４４４と、予め複数の清浄な生体組織から取得された基準値を記憶する記憶部４４５、該記憶部４４５に記憶された基準値と、蛍光収率演算値（７３０）と蛍光収率演算値（６５０）の差に基づいて色情報を割り当て、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して第２蛍光診断画像データ８８’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する第２蛍光診断画像生成部４４６と、ビデオ信号処理回路４０６とを備えている。コントローラ６４は、各ユニットに接続され、動作タイミングを制御している。
【０１２７】
なお、本実施の形態においては、光学フィルタ１４２ａおよびＣＣＤ撮像素子１２５は、発明の第１の蛍光強度検出手段として機能し、光学フィルタ１４２ｂおよびＣＣＤ撮像素子１２５は、発明の第２の蛍光強度検出手段として機能する。また、第２蛍光診断画像データ８８’は本発明の差分蛍光診断情報であり、第２蛍光診断画像生成部４４６は、本発明の診断情報生成手段として機能するものである。
【０１２８】
以下、本発明による蛍光内視鏡装置の動作について説明する。まず第１蛍光診断モードが選択された際の動作について説明する。蛍光像Ｚｊの撮像とＩＲ反射光像Ｚｓの撮像とが時分割で行われる。各像を時分割で撮像するために、照明ユニット２３からは、励起光Ｌｅおよび参照光Ｌｓが順次射出される。
【０１２９】
蛍光像の撮像に際して、コントローラ６４からの信号に基づき、励起光Ｌｅが射出され、ライトガイド１３２ａに入射され、スコープ部１３先端まで導光された後、照明レンズ１０４から観察部１へ照射される。
【０１３０】
励起光Ｌｅを照射されることにより生じる観察部１からの蛍光像Ｚｊは、集光レンズ１２２により集光され、励起光カットフィルタ１２７を透過し、プリズム１２６で反射されれて、モザイクフィルタ１４１を透過して、ＣＣＤ撮像素子１２５で受光される。ＣＣＤ撮像素子１２５で光電変換され画像データは、ＣＣＤケーブル１２１を介して出力され、信号処理回路４０１でプロセス処理を施され、Ａ／Ｄ変換回路４０２でデジタル化され、画像メモリ４４１へ保存される。なお、この際には、モザイクフィルタ１４１の光学フィルタ１４２ａを透過した蛍光像の画像データは、画像メモリ４４１の蛍光画像データ（７３０）の記憶領域に保存され、光学フィルタ１４２ｂを透過した蛍光像の画像データは、画像メモリ４４１の蛍光画像データ（６５０）の記憶領域に保存される。ほぼ同様の動作により、参照光源２０４から射出された参照光Ｌｓの反射光からなる反射光像Ｚｓは、ＣＣＤ撮像素子１２５で受光される。ＣＣＤ撮像素子１２５で光電変換された画像データは、信号処理回路４０１でプロセス処理を施され、Ａ／Ｄ変換回路４０２でデジタル化され、画像メモリ４４１へ保存される。この際、モザイクフィルタ１４１の光学フィルタ１４２ｃを透過した蛍光像の画像データのみが、画像メモリ４４１のＩＲ反射画像データの記憶領域に保存される。
【０１３１】
画像メモリ４４１へ、上記の蛍光画像データ（７３０）およびＩＲ反射画像データが記憶されると、蛍光演算値算出部４４２では、隣合う画素毎に、画像メモリ４４１に記憶された蛍光画像データ（７３０）の画素値をＩＲ反射画像データの画素値により除算して蛍光収率演算値（７３０）を算出する。第１蛍光診断画像生成部４４３では、この蛍光収率演算値（７３０）に基づいて色情報を割り当て、またＩＲ反射画像データの画素値に基づいて、輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して第１蛍光診断画像データ８７’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する。ビデオ信号処理回路４０６では、第１蛍光診断画像データ８７’をビデオ信号に変換し、モニタ５に出力する。モニタ５には、疑似カラー画像である第１蛍光診断画像８７が表示される。
【０１３２】
なお、第１蛍光診断画像８７は、蛍光収率演算値（７３０）に応じて表示色が変化し、ＩＲ反射画像データの画素値に応じて輝度が変化する疑似カラーで表示されている。例えば蛍光収率演算値が大きい方から小さい方へ、順次緑色から赤色へ変化するように色情報を割り当てることにより、観察者は、蛍光収率演算値（７３０）が小さい蛍光が発せられる組織、すなわち清浄な病変組織あるいは非清浄組織を容易に認識することができる。また、ＩＲ反射画像データの信号強度に応じて輝度が異なるため、観察部の凹凸や、距離感を備えた第１蛍光診断画像８７を表示することができる。
【０１３３】
観察者は、この第１蛍光診断画像８７を観察しながら、スコープ部１４を移動させる。第１蛍光診断画像８７に赤色で表示される部分が表れ、この赤色で表示される部位が、清浄な病変組織であるか、あるいは非清浄組織であるかが判断できない場合には、観察者は入力装置６０１を介して第２蛍光診断モードに切り換える。
【０１３４】
第２蛍光診断モードが選択されると、第１蛍光診断モードと同様の動作により、画像メモリ４４１へ、蛍光画像データ（７３０）、蛍光画像データ（６３０）およびＩＲ反射画像データが記憶される。
【０１３５】
第１蛍光演算値算出部４４３では、隣合う画素毎に、蛍光収率演算値（７３０）を算出し、第２蛍光演算値算出部４４４では、隣合う画素毎に、画像メモリ４４１に記憶された蛍光画像データ（６５０）の画素値をＩＲ反射画像データの画素値により除算して蛍光収率演算値（６５０）を算出する。第２蛍光診断画像生成部４４６では、各画素毎に、蛍光収率演算値（７３０）の値をＦ５、蛍光収率演算値（６５０）の値をＦ６として、次式より妨害因子判定値Ｂ５を算出する。
【０１３６】
Ｂ５＝（Ｆ５−Ｆ６）／Ｆ５
なお、記憶部４４５には、予め複数の清浄な既知病変組織から取得した妨害因子判定値Ｂ５の平均値であるＢ５Ａおよび妨害因子判定値Ｂ５の標準偏差であるＢ５Ｓが、基準値として記憶されている。
【０１３７】
蛍光診断画像生成部４４６では、算出した妨害因子判定値Ｂ５が、次式を満たす場合には、妨害因子判定値Ｂ５と対応する被測定部２は非清浄組織であると判定し、次式を満たさない場合には、清浄組織であると判定する。
【０１３８】
Ｂ５≧Ｂ５Ａ＋Ｂ５Ｓ
この判定結果に基づいて、非清浄組織であると判定された画素にマゼンダを割り当てた、妨害因子判定画像データを生成する。
【０１３９】
次に、第１蛍光診断モードと同様に、第１蛍光診断画像データ８７’を生成し、上記の妨害因子判定画像データを第１蛍光診断画像データ８７’に重畳して第２蛍光診断画像データ８８’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する。ビデオ信号処理回路４０６では、第２蛍光診断画像データ８８’をビデオ信号に変換し、モニタ５に出力する。モニタ５には、非清浄組織には、マゼンダが重畳された疑似カラー画像が表示される。観察者は、第２蛍光診断画像８８を観察すれば、容易にマゼンダが重畳された非清浄組織を識別することができる。
【０１４０】
以上の説明で明かなように、本実施の形態における蛍光内視鏡装置においては、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの第１の波長帯域の蛍光の強度を反射光の強度で除算した蛍光収率演算値（７３０）と、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの第２の波長帯域の蛍光の強度を反射光の強度で除算した蛍光収率演算値（６５０）との差に基づいた第２蛍光診断画像８８をモニタ５に表示したので、観察者はこの第２蛍光診断画像８８に基づいて、被測定部２が非清浄組織であるか清浄組織であるかを識別することができる。
【０１４１】
また、第２蛍光診断画像８８において、清浄組織であると識別された被測定部２に関しても、緑色に表示される被測定部２は清浄な正常組織であり、赤色に表示される被測定部２は清浄な病変組織であると識別できる。
【０１４２】
次に、図７および図１１を用いて、本発明による第５の蛍光診断情報生成装置を適用した第６の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説明する。第６の実施例形態である蛍光内視鏡装置の概略構成は、図７に示す第４の実施形態である内視鏡装置とほぼ同様であるため、図７に番号のみを示す。図１１は本蛍光内視鏡装置に搭載される切換フィルタの模式図である。
【０１４３】
本蛍光内視鏡装置は、スコープ部１３に内蔵されたイメージファイバ１０３を用いて蛍光像を伝送し、プロセッサ部７３に内蔵されたＣＣＤ撮像素子３０６で蛍光画像データを取得する蛍光内視鏡であり、波長４１０ｎｍの励起光Ｌｅが照射された観察部１から発せられた蛍光から波長４８０ｎｍ近傍の蛍光画像データ（以下蛍光画像データ（４８０）と記載）と、波長帯域４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの蛍光画像データである蛍光画像データ（７３０）とを取得し、近赤外光である参照光Ｌｓを照射された観察部１の反射光からＩＲ反射画像データを取得し、対応する画素毎に蛍光画像データ（４８０）の画素値を蛍光画像データ（７３０）の画素値で除算した規格化蛍光演算値（以下規格化蛍光演算値（７３０）と記載）を求め、該規格化蛍光演算値（７３０）に基づいて色情報を作成し、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を作成し、両画像情報を合成した蛍光診断画像８９をモニタ５上に表示する第１蛍光診断モード、あるいは蛍光画像データ（４８０）と、波長４１０ｎｍの励起光Ｌｅが照射された観察部１から発せられた蛍光から波長帯域４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの蛍光画像データである蛍光画像データ（６５０）と、ＩＲ反射画像データとを取得し、対応する画素毎に蛍光画像データ（４８０）の画素値を蛍光画像データ（６５０）の画素値で除算した規格化蛍光演算値（以下規格化蛍光演算値（６５０）と記載）を求め、該規格化蛍光演算値（６５０）に基づいて色情報を作成し、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を作成し、両画像情報を合成した第２蛍光診断画像９０をモニタ５上に表示する第２蛍光診断モードにより動作するものである。２つのモードの切り替えは、入力部６０１からの入力操作により行われる。
【０１４４】
本発明の第６の実施の形態にかかる蛍光内視鏡装置は、患者の病巣と疑われる部位に挿入されるスコープ部１３と、照明ユニット２３と、蛍光像ＺｊおよびＩＲ反射光像ＺｓをＣＣＤ撮像素子３０６で撮像する撮像ユニット３５と、第１蛍光診断モードにおいては、規格化蛍光演算値（７３０）に基づいた色情報と、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいた輝度情報を作成し、両情報から第１蛍光診断画像データ８９を生成してビデオ信号に変換して出力し、第２蛍光診断モードにおいては、規格化蛍光演算値（６５０）に基づいた色情報と、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいた輝度情報を作成し、両情報から第２蛍光診断画像データ９０を生成してビデオ信号に変換して出力する蛍光画像処理ユニット４５と、各ユニットに接続され動作タイミングの制御を行うコントローラ６５と、蛍光画像処理ユニット４５から出力された第１蛍光診断画像データ８９または第２蛍光診断画像データ９０を可視画像として表示するモニタ５とから構成されている。
【０１４５】
なお、コントローラ６５には入力部６０１が接続されている。また、照明ユニット２３、撮像ユニット３５、蛍光画像処理ユニット４５およびコントローラ６５はプロセッサ部７５を構成し、スコープ部１３とプロセッサ部７５およびプロセッサ部７５とモニタ５は、それぞれ図示省略したコネクタにより、接離自在に接続されている。
【０１４６】
撮像ユニット３５は、励起光カットフィルタ３０１と、４種類の光学フィルタが組み合わされた切換フィルタ３５１と、該切換フィルタ３５１を回転させるフィルタ回転装置３５３と、ＣＣＤ撮像素子３０６とが備えられている。
【０１４７】
切換フィルタ３５１は、図１１に示すように、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの波長帯域の光を透過させる光学フィルタ３５２ａと、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域を透過させる光学フィルタ３５２ｂと、全波長帯域に光を透過させるフィルタ３５２ｃと、波長４８０ｎｍ近傍の光を透過させる光学フィルタ３５２ｄとから構成されている。光学フィルタ３５２ａは、蛍光画像データ（７３０）取得用の光学フィルタであり、光学フィルタ３５２ｂは蛍光画像データ（６５０）取得用の光学フィルタであり、光学フィルタ３５２ｃは、ＩＲ反射画像データ取得用の光学フィルタであり、光学フィルタ３５２ｄは画像データ（４８０）取得用の光学フィルタである。
【０１４８】
この切換フィルタ３５２は、第１蛍光診断モードにおいては、励起光Ｌｅが照射されている場合には、光路上に光学フィルタ３５２ａと光学フィルタ３５２ｄが交互に配置され、参照光Ｌｓが照射されている場合には、光路上に光学フィルタ３５２ｃが配置され、また第２蛍光診断モードにおいては、励起光Ｌｅが照射されている場合には、光路上に光学フィルタ３５２ｂおよび光学フィルタ３５２ｄが交互に配置され、参照光Ｌｓが照射されている場合には、光路上に光学フィルタ３５２ｃが配置されるようにフィルタ回転装置３５３を介してコントローラ６５に制御されている。
【０１４９】
蛍光画像処理ユニット４５は、信号処理回路４０１、Ａ／Ｄ変換回路４０２、蛍光画像データ（７３０）と、蛍光画像データ（６５０）と、ＩＲ反射画像データと、蛍光画像データ（４８０）とを異なる記憶領域に保存する画像メモリ４５１と、第１蛍光診断モードにおいて、対応する画素毎に、画像メモリ４３１に記憶された蛍光画像データ（４８０）の画素値を、蛍光画像データ（７３０）の画素値で除算して、規格化蛍光演算値（７３０）を算出する第１蛍光演算値算出部４５２と、規格化蛍光演算値（７３０）に基づいて色情報を割り当て、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して第１蛍光診断画像データ８９’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する第１蛍光診断画像生成部４５３と、第２蛍光診断モードにおいて、対応する画素毎に、画像メモリ４３１に記憶された蛍光画像データ（４８０）の画素値を蛍光画像データ（６５０）の画素値で除算して、規格化蛍光演算値（６５０）を算出する第２蛍光演算値算出部４５４と、規格化蛍光演算値（６５０）に基づいて色情報を割り当て、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して第２蛍光診断画像データ９０’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する第２蛍光診断画像生成部４５５と、ビデオ信号処理回路４０６とを備えている。コントローラ６５は、各ユニットに接続され、動作タイミングを制御している。
【０１５０】
なお、本実施の形態においては、光学フィルタ３５２ａおよびＣＣＤ撮像素子３０６は、本発明の第１の蛍光強度検出手段として機能し、光学フィルタ３５２ｂおよびＣＣＤ撮像素子３０６は、第２の蛍光強度検出手段として機能する。また、第１蛍光診断画像データ８９’は本発明の第１の蛍光診断情報であり、第２蛍光診断画像データ９０’は第２の蛍光診断情報である。第１蛍光診断画像生成部４５３および第２蛍光診断画像生成部４５５は本発明の診断情報生成手段として機能するものである。
【０１５１】
以下、本発明による蛍光内視鏡装置の動作について説明する。まず第１蛍光診断モードが選択された際の動作について説明する。蛍光像Ｚｊの撮像とＩＲ反射光像Ｚｓの撮像とが時分割で行われる。各像を時分割で撮像するために、照明ユニット２３からは、励起光Ｌｅおよび参照光Ｌｓが順次射出される。
【０１５２】
蛍光像の撮像に際して、まず、第４の実施形態における動作とほぼ同様の動作により、蛍光画像データ（７３０）が、画像メモリ４５１に保存される。次に、励起光Ｌｅを照射することにより生じる観察部１からの蛍光像Ｚｊは、切換フィルタ３５１の光学フィルタ３５２ｄを透過して、光学レンズ３０５で集光され、ＣＣＤ撮像素子３０６で受光され、光電変換された後、信号処理回路４０１でプロセス処理を施され、蛍光画像データ（４８０）として出力され、Ａ／Ｄ変換回路４０２でデジタル化され、画像メモリ４５１の狭蛍光画像データの記憶領域に保存される。また、第４の実施形態における動作とほぼ同様の動作により、ＩＲ反射画像データも画像メモリ４５１に記憶される。
【０１５３】
画像メモリ４５１へ、上記の蛍光画像データ（７３０）、蛍光画像データ（４８０）、ＩＲ反射画像データが記憶されると、蛍光演算値算出部４５２では、画素毎に、蛍光画像データ（４８０）の画素値を、蛍光画像データ（７３０）の画素値で除算して、規格化蛍光演算値（７３０）を算出する。第１蛍光診断画像生成部４５３では、この規格化蛍光演算値（７３０）に基づいて色情報を割り当てる。またＩＲ反射画像データの画素値に基づいて、輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して第１蛍光診断画像データ８５’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する。ビデオ信号処理回路４０６では、第１蛍光診断画像データ８９’をビデオ信号に変換し、モニタ５に出力する。モニタ５には、疑似カラー画像である第１蛍光診断画像８９が表示される。
【０１５４】
なお、第１蛍光診断画像８９は、規格化蛍光演算値（７３０）に応じて表示色が変化し、ＩＲ反射画像データの画素値に応じて輝度が変化する疑似カラーで表示されている。通常、清浄な正常組織から発せられた蛍光の規格化蛍光演算値は大きく、清浄な病変組織から発せられた蛍光の規格化蛍光演算値は小さいので、表示色の差異が明らかになるような疑似カラーを設定することにより、例えば規格化蛍光演算値が大きい方から小さい方へ、順次緑色から赤色へ変化するように色情報を割り当てることにより、観察者は、規格化蛍光演算値（７３０）が小さい蛍光が発せられる組織、すなわち清浄な病変組織あるいは非清浄組織を容易に認識することができる。また、ＩＲ反射画像データの信号強度に応じて輝度が異なるため、観察部の凹凸や、距離感を備えた第１蛍光診断画像８９を表示することができる。
【０１５５】
観察者は、この第１蛍光診断画像８９を観察しながら、スコープ部１３を移動させる。第１蛍光診断画像８９に赤色で表示される部分が表れ、この赤色で表示される部位が、清浄な病変組織であるか、あるいは非清浄組織であるかが判断できない場合には、観察者は入力装置６０１を介して第２蛍光診断モードに切り換える。
【０１５６】
第２蛍光診断モードが選択されると、第１蛍光診断モードと同様に、蛍光像Ｚｊの撮像とＩＲ反射光像Ｚｓの撮像とが時分割で行われる。第１の蛍光診断モードとほぼ同様の動作により、光学フィルタ３５２ｂを透過した蛍光から蛍光画像データ（６５０）が取得され、画像メモリ４５１に記憶される。さらに、蛍光画像データ（４８０）および、ＩＲ反射画像データも画像メモリ４５１に記憶される。
【０１５７】
次に、第２蛍光演算値算出部４５４において、画素毎に、蛍光画像データ（４８０）の画素値を、蛍光画像データ（６５０）の画素値で除算して、規格化蛍光演算値（６５０）を算出し、第２蛍光診断画像生成部４５５において、規格化蛍光演算値（６５０）に基づいて色情報を割り当て、またＩＲ反射画像データの画素値に基づいて、輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して第２光診断画像データ９０’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する。ビデオ信号処理回路４０６では、第１蛍光診断画像データ９０’をビデオ信号に変換し、モニタ５に出力する。モニタ５には、疑似カラー画像である第２蛍光診断画像９０が表示される。なお、第２蛍光診断画像９０も、第１蛍光診断画像８９と同様に、規格化蛍光演算値（６５０）に応じて表示色が変化し、ＩＲ反射画像データの画素値に応じて輝度が変化する疑似カラーで表示されている。
【０１５８】
清浄な正常組織および清浄な病変組織から発せられた蛍光においては、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの第１の波長帯域の蛍光強度を検出した場合と、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの第２の波長帯域の蛍光強度を検出した場合とでは、その検出値に大きな差が生じることはなく、第１蛍光診断画像８９と、第２蛍光診断画像９０を比べた場合に、その表示色には大きな差が生じることはない。
【０１５９】
一方、非清浄組織から発せられた蛍光は、６５０ｎｍより長波長側に光強度のピークを有しているため、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの第１の波長帯域の蛍光強度に比べ、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域の蛍光強度は小さくなる。このため、非清浄組織から発せられた蛍光から取得した規格化蛍光演算値（６５０）は、規格化蛍光演算値（７３０）に比べて大きくなる。すなわち、規格化蛍光演算値にあきらかな差が生じるので、第１蛍光診断画像８９における表示色に比べ、第２蛍光診断画像９０における表示色が緑色に近くなった被測定部２は、非清浄組織であると識別できる。
【０１６０】
また、第１蛍光診断画像８９における表示色と第２蛍光診断画像９０における表示色にほとんど差がない被測定部２は、清浄な組織であると識別できる。さらに、この表示色にほとんど差がない部位に関しては、第１蛍光診断画像８９または第２蛍光診断画像９０において、表示色が緑色に近い被測定部２は清浄な正常組織であり、表示色が赤色に近い被測定部２は、清浄な病変組織であると識別できる。
【０１６１】
以上の説明で明らかなように、本実施の形態においては、４８０ｎｍ近傍の第３の波長帯域の蛍光の強度を、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの波長帯域の蛍光の強度で除算したの規格化蛍光演算値（７３０）に基づいた第１蛍光診断画像８９と、第３の波長帯域の蛍光の強度を、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域の蛍光の強度で除算した第２規格化蛍光演算値（６５０）に基づいた第２蛍光診断画像９０とを、表示するので、観察者はこれらの２種類の蛍光診断画像を比較して、第１蛍光診断画像と第２蛍光診断画像との間にあきらかな差が生じているか否かを知ることにより、その被測定部が非清浄組織であるか、あるいは清浄組織であるかを識別することができ、組織性状の識別精度を向上させることができる。
【０１６２】
なお、上記第１、第４および第６の各実施の形態においては、第１蛍光診断画像と、第２蛍光診断画像を切り換えてモニタ５に表示したが、これに限定されるものではなく、例えば第２蛍光診断モードにおいては、モニタ５の画面を分割し、一方には第１蛍光診断画像を表示し、他方には第２蛍光診断画像を表示させてもよい。また、このように２画像を同時に表示する場合には、一方の画像を静止画像とし、他方の画像を動画画像としてもよい。また上記静止画像としては、観察者の所望の画像を選択して表示してもよい。さらに、１画像のみをモニタ５に表示する場合には、モニタ５の全面を用いて、その画像を表示するものであってもよいし、一部を用いて表示するものであってもよい。また、第２蛍光診断画像のみを表示してもよい。また、上記第２蛍光診断画像としては、各実施の形態における第１蛍光診断画像に第２蛍光診断画像を重畳したものを表示してもよい。
【０１６３】
次に、図９および図１２を用いて、本発明による第６の蛍光診断情報生成装置を適用した第７の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説明する。第７の実施例形態である蛍光内視鏡装置の概略構成は、図９に示す第４の実施形態である内視鏡装置とほぼ同様であるため、図９に番号のみを示す。図１２は本蛍光内視鏡装置に搭載されるモザイクフィルタの模式図である。
【０１６４】
この蛍光内視鏡装置は、スコープ部１６に内蔵されたＣＣＤ撮像素子１２５を用いて蛍光像を取得する蛍光内視鏡装置であり、規格化蛍光演算値（７３０）に基づいて色情報を作成し、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を作成し、両画像情報を合成した第１蛍光診断画像９２をモニタ５上に表示する第１蛍光診断モード、あるいは規格化蛍光演算値（７３０）と規格化蛍光演算値（６５０）との差に基づいて色情報を作成し、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を作成し、両画像情報を合成した第２蛍光診断画像９３をモニタ５上に表示する第２蛍光診断モードにより動作するものである。２つのモードの切り替えは、入力部６０１からの入力操作により行われる。
【０１６５】
本発明の第７の実施の形態にかかる蛍光内視鏡装置は、患者の病巣と疑われる部位に挿入されるスコープ部１６と、照明ユニット２３と、蛍光診断画像データを生成してビデオ信号に変換して出力する蛍光画像処理ユニット４６と、各ユニットに接続され動作タイミングの制御を行うコントローラ６６と、モニタ５とから構成されている。コントローラ６６には入力部６０１が接続されている。
【０１６６】
なお照明ユニット２３、蛍光画像処理ユニット４６およびコントローラ６６はプロセッサ部７６を構成し、スコープ部１６とプロセッサ部７６およびプロセッサ部７６とモニタ５は、それぞれ図示省略したコネクタにより、接離自在に接続されている。
【０１６７】
スコープ部１６は、ライトガイド１３１およびＣＣＤケーブル１２１を備え、ＣＣＤケーブル１２１の先端部には、微少な光学フィルタがモザイク状に組み合わされたモザイクフィルタ１６１がオンチップされたＣＣＤ撮像素子１２５が接続されている。
【０１６８】
モザイクフィルタ１６１は、図１２に示すように、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの波長帯域の光を透過させるバンドパスフィルタである微少な光学フィルタ１６２ａと、４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長帯域の光を透過させるバンドパスフィルタである微少な光学フィルタ１６２ｂと、全波長帯域を透過させる光学フィルタ１６２ｃと、波長４８０ｎｍ近傍の光を透過させる光学フィルタ１６２ｄとが組み合わされ、各光学フィルタはＣＣＤ撮像素子１２５の画素に一対一で対応している。
【０１６９】
蛍光画像処理ユニット４６は、信号処理回路４０１、該信号処理回路４０１で得られた画像データをデジタル化するＡ／Ｄ変換回路４０２、蛍光画像データ（７３０）と、蛍光画像データ（６５０）と、蛍光画像データ（４８０）と、ＩＲ反射画像データとを保存する画像メモリ４６１と、第１蛍光診断モードにおいて、隣合う画素毎に、画像メモリ４６１に記憶された蛍光画像データ（４８０）の画素値を蛍光画像データ（７３０）の画素値で除算して、規格化蛍光演算値（７３０）を算出する第１蛍光演算値算出部４６２と、規格化蛍光演算値（７３０）に基づいて色情報を割り当て、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して第１蛍光診断画像データ９２’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する第１蛍光診断画像生成部４６３と、第２蛍光診断モードにおいて、隣合う画素毎に、画像メモリ４６１に記憶された狭帯域画像の画素値を蛍光画像データ（６５０）の画素値で除算して、規格化蛍光演算値（６５０）を算出する第２蛍光演算値算出部４４４と、予め複数の清浄な生体組織から取得された基準値を記憶する記憶部４６５、該記憶部４６５に記憶された基準値と、規格化蛍光演算値（７３０）と規格化蛍光演算値（６５０）の差に基づいて色情報を割り当て、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して第２蛍光診断画像データ９３’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する第２蛍光診断画像生成部４４６と、ビデオ信号処理回路４０６とを備えている。コントローラ６６は、各ユニットに接続され、動作タイミングを制御している。
【０１７０】
なお、本実施の形態においては、光学フィルタ１６２ａおよびＣＣＤ撮像素子１２５は、本発明の第１の蛍光強度検出手段として機能し、光学フィルタ１６２ｂおよびＣＣＤ撮像素子１２５は、第２の蛍光強度検出手段として機能する。また、第２蛍光診断画像データ９３’は本発明の差分蛍光診断情報であり、第２蛍光診断画像生成部４６６は、本発明の診断情報生成手段として機能するものである。
【０１７１】
以下、本発明による蛍光内視鏡装置の動作について説明する。まず第１蛍光診断モードが選択された際の動作について説明する。蛍光像Ｚｊの撮像とＩＲ反射光像Ｚｓの撮像とが時分割で行われる。各像を時分割で撮像するために、照明ユニット２３からは、励起光Ｌｅおよび参照光Ｌｓが順次射出される。
【０１７２】
蛍光像の撮像に際して、コントローラ６６からの信号に基づき、励起光Ｌｅが射出され、ライトガイド１３２ａに入射され、スコープ部１６先端まで導光された後、照明レンズ１０４から観察部１へ照射される。
【０１７３】
励起光Ｌｅを照射されることにより生じる観察部１からの蛍光像Ｚｊは、集光レンズ１２２により集光され、励起光カットフィルタ１２７を透過し、プリズム１２６で反射されれて、モザイクフィルタ１６１を透過して、ＣＣＤ撮像素子１２５で受光される。ＣＣＤ撮像素子１２５で光電変換され画像データは、ＣＣＤケーブル１２１を介して出力され、信号処理回路４０１でプロセス処理を施され、Ａ／Ｄ変換回路４０２でデジタル化され、画像メモリ４６１へ保存される。なお、この際には、モザイクフィルタ１４１の光学フィルタ１６２ａを透過した蛍光像の画像データが、画像メモリ４４１へ蛍光画像データ（７３０）として記憶され、光学フィルタ１６２ｄを透過した蛍光像の画像データが蛍光画像データ（４８０）として記憶される。ほぼ同様の動作により、参照光源２０４から射出された参照光Ｌｓの反射光からなる反射光像Ｚｓは、ＣＣＤ撮像素子１２５で受光される。ＣＣＤ撮像素子１２５で光電変換された画像データは、信号処理回路４０１でプロセス処理を施され、Ａ／Ｄ変換回路４０２でデジタル化され、画像メモリ４６１へ保存される。この際、モザイクフィルタ１４１の光学フィルタ１４２ｃを透過した蛍光像の画像データが、画像メモリ４４１へＩＲ反射画像データとして記憶される。
【０１７４】
画像メモリ４６１へ、上記の蛍光画像データ（７３０）、蛍光画像データ（４８０）およびＩＲ反射画像データが記憶されると、蛍光演算値算出部４６２では、隣合う画素毎に、画像メモリ４６１に記憶された蛍光画像データ（４８０）の画素値を蛍光画像データ（７３０）の画素値で除算して規格化蛍光演算値（７３０）を算出する。第１蛍光診断画像生成部４６３では、この規格化蛍光演算値（７３０）に基づいて色情報を割り当て、またＩＲ反射画像データの画素値に基づいて、輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して第１蛍光診断画像データ９２’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する。ビデオ信号処理回路４０６では、第１蛍光診断画像データ９２’をビデオ信号に変換し、モニタ５に出力する。モニタ５には、疑似カラー画像である第１蛍光診断画像９２が表示される。
【０１７５】
なお、第１蛍光診断画像９２は、規格化蛍光演算値（７３０）に応じて表示色が変化し、ＩＲ反射画像データの画素値に応じて輝度が変化する疑似カラーで表示されている。例えば規格化蛍光演算値が大きい方から小さい方へ、順次緑色から赤色へ変化するように色情報を割り当てることにより、観察者は、規格化蛍光演算値（７３０）が小さい蛍光が発せられる組織、すなわち清浄な病変組織あるいは非清浄組織を容易に認識することができる。また、ＩＲ反射画像データの信号強度に応じて輝度が異なるため、観察部の凹凸や、距離感を備えた第１蛍光診断画像９２を表示することができる。
【０１７６】
観察者は、この第１蛍光診断画像９２を観察しながら、スコープ部１６を移動させる。第１蛍光診断画像９２に赤色で表示される部分が表れ、この赤色で表示される部位が、清浄な病変組織であるか、あるいは非清浄組織であるかが判断できない場合には、観察者は入力装置６０１を介して第２蛍光診断モードに切り換える。
【０１７７】
第２蛍光診断モードが選択されると、第１蛍光診断モードと同様に、蛍光像Ｚｊの撮像とＩＲ反射光像Ｚｓの撮像とが時分割で行われる。各像を時分割で撮像するために、照明ユニット２３からは、励起光Ｌｅおよび参照光Ｌｓが順次射出される。
【０１７８】
励起光Ｌｅを照射されることにより生じる観察部１からの蛍光像Ｚｊは、ＣＣＤ撮像素子１２５で受光される。ＣＣＤ撮像素子１２５で光電変換され画像データは、ＣＣＤケーブル１２１を介して出力され、信号処理回路４０１でプロセス処理を施され、Ａ／Ｄ変換回路４０２でデジタル化され、画像メモリ４６１へ保存される。なお、この際には、モザイクフィルタ１６１の光学フィルタ１６２ａを透過した蛍光像の画像データは、画像メモリ４６１へ蛍光画像データ（７３０）として記憶され、光学フィルタ１６２ｂを透過した蛍光像の画像データは、蛍光画像データ（６５０）として記憶され、光学フィルタ１６２ｄを透過した蛍光像の画像データは、蛍光画像データ（４８０）として記憶される。また、ＩＲ反射画像データも、画像メモリ４６１へ記憶される。
【０１７９】
画像メモリ４６１へ、蛍光画像データ（７３０）、蛍光画像データ（６３０）、蛍光画像データ（４８０）およびＩＲ反射画像データが記憶されると、蛍光演算値算出部４６１では、隣合う画素毎に、規格化蛍光演算値（７３０）を算出し、蛍光演算値算出部４４４では、隣合う画素毎に、画像メモリ４６１に記憶された蛍光画像データ（４８０）の画素値を蛍光画像データ（６５０）の画素値で除算して規格化蛍光演算値（６５０）を算出する。第２蛍光診断画像生成部４６６では、各画素毎に、規格化蛍光演算値（７３０）の値をＦ７、規格化蛍光演算値（６５０）の値をＦ８として、次式より妨害因子判定値Ｂ６を算出する。
【０１８０】
Ｂ６＝（Ｆ８−Ｆ７）／Ｆ７
なお、記憶部４６５は、予め複数の清浄な既知病変組織から取得した妨害因子判定値Ｂ６の平均値であるＢ６Ａおよび妨害因子判定値Ｂ６の標準偏差であるＢ６Ｓが、基準値として記憶されている。
【０１８１】
蛍光診断画像生成部４６４では、算出した妨害因子判定値Ｂ６が、次式を満たす場合には、妨害因子判定値Ｂ６と対応する被測定部２は非清浄組織であると判定し、次式を満たさない場合には、清浄組織であると判定する。
【０１８２】
Ｂ６≧Ｂ６Ａ＋Ｂ６Ｓ
この判定結果に基づいて、非清浄組織であると判定された画素にマゼンダを割り当てた、妨害因子判定画像データを生成する。
【０１８３】
次に、第１蛍光診断モードと同様に、第１蛍光診断画像データ９２’を生成し、上記の妨害因子判定画像データを第１蛍光診断画像データ９２’に重畳して第２蛍光診断画像データ９３’を生成し、ビデオ信号処理回路４０６へ出力する。ビデオ信号処理回路４０６では、第２蛍光診断画像データ９３’をビデオ信号に変換し、モニタ５に出力する。モニタ５には、非清浄組織には、マゼンダが重畳された疑似カラー画像が表示される。
【０１８４】
観察者は、第２蛍光診断画像９３を観察すれば、容易にマゼンダが重畳された非清浄組織を識別することができる。
【０１８５】
以上の説明で明かなように、本実施の形態における蛍光内視鏡装置においては、４８０ｎｍ近傍の第３波長帯域の蛍光の強度を、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの第１の波長帯域の蛍光の強度で除算した規格化蛍光演算値（７３０）と、４８０ｎｍ近傍の第３波長帯域の蛍光の強度を４３０ｎｍ〜６５０ｎｍの第２の波長帯域の蛍光の強度を反射光の強度で除算した規格化蛍光演算値（６５０）との差に基づいた第２蛍光診断画像９３をモニタ５に表示したので、観察者はこの第２蛍光診断画像９３に基づいて、被測定部２が非清浄組織であるか清浄組織であるかを識別することができる。
【０１８６】
また、第２蛍光診断画像９３において、清浄組織である被測定部２に関しても、緑色に表示される被測定部２は清浄な正常組織であり、赤色に表示される被測定部２は清浄な病変組織であると識別できる。
【０１８７】
上記第２、第５および第７の実施の形態においては、非清浄組織であると判定された部位を特殊な色（マゼンダ）で表示したが、表示形態はこれに限定されるものではなく、非清浄組織を、一見してそれが非清浄組織であると認識できるような態様にて表示すれば、如何なる表示形態であってもよい。具体的には、上記のように非清浄組織の表示色を他の領域の画像が取り得ない色で表示すればよい。また、例えば、蛍光診断画像が有彩色であれば、非清浄組織の表示色を無彩色としたり、逆に蛍光診断画像が無彩色であれば、非清浄組織の表示色を有彩色としてもよいし、清浄組織の表示色を背景と同一色としたり、非清浄組織の表示を透明としてもよい。さらに、蛍光診断画像に含まれる非清浄組織以外の表示を透明としてもよい。蛍光診断画像において病変組織と見なせる部分に矢印等のマーカを表示する場合があるが、このような場合には、非清浄組織には、マーカを付与しないようにしてもよい。
【０１８８】
上記、第２、第３、第５および第７の実施の形態においては、第２蛍光診断画像として、妨害因子判定画像を第１蛍光診断画像に重畳したものを使用したが、これに限定されるものではなく、妨害因子判定画像のみを第２蛍光診断画像として用いてもよい。
【０１８９】
また、上記第２、第５および第７の実施の形態においては、妨害因子判定値を用いて、被測定部２が清浄組織であるか、非清浄組織であるかを判定したが、第３の実施の形態と同様に、妨害因子影響度を算出して、この妨害因子影響度に基づいて、被測定部２が清浄組織であるか、非清浄組織であるかを判定したり、疑似カラー表示を行ってもよい。
【０１９０】
なお、上記第１、第２、第４および第６の実施の形態においては、イメージファイバとＣＣＤ撮像素子を用いて、観察部１から発せられる蛍光の蛍光画像を撮像したが、これに限定されるものではなく、例えば第３、第５および第７の実施の形態と同様にスコープ部の先端に設けられたＣＣＤ撮像素子を用いて蛍光画像を取得してもよい。
【０１９１】
また、上記第３、第５および第７の実施の形態においては、スコープ部先端に設けられたＣＣＤ撮像素子を用いて、観察部１から発せられる蛍光の蛍光画像を撮像したが、これに限定されるものではなく、例えば第１、第２、第４および第６の実施の形態と同様にイメージファイバとＣＣＤ撮像素子を用いて蛍光画像を取得してもよい。
【０１９２】
さらに、各実施の形態においては、観察部１の蛍光画像を取得したが、これに限定されるものではなく、例えば本出願人により出願された特開２００１−１３７１７１号公報に記載されているように、被測定部２から発せられる蛍光の光強度を１本のファイバと光検出部を用いて検出してもよい。このような場合には、得られた蛍光診断情報を観察者が容易に認識できる数値あるいは判定結果等の形態で表示することが望ましい。
【０１９３】
また、第２、第３、第５および第７の実施の形態においては、記憶部に基準値が予め記憶されているが、各基準値は本被験者の過去の検査結果から取得されたものであってもよいし、あるいは他の少なくとも１人以上の被験者の過去の検査結果から取得されたものであってもよい。
【０１９４】
なお、各実施の形態においては、蛍光診断画像のみを表示する構成としたが、照明光を観察部１に照射し、通常のカラー画像を取得して表示する構成を備えたものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】波長４１０ｎｍの励起光が照射された被測定部から発せられた蛍光の規格化蛍光強度スペクトルの説明図
【図２】本発明による第１の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図３】切替フィルタの概略構成図
【図４】本発明による第２の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図５】本発明による第３の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図６】モザイクフィルタの概略構成図
【図７】本発明による第４および第６の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図８】切替フィルタの概略構成図
【図９】本発明による第５および第７の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図１０】モザイクフィルタの概略構成図
【図１１】切替フィルタの概略構成図
【図１２】モザイクフィルタの概略構成図
【図１３】正常組織および病変組織の蛍光から取得した蛍光の蛍光強度スペクトルを示す説明図
【符号の説明】
１ 観察部
２ 被測定部
５ モニタ
１０，１２，１３，１４，１６ スコープ部
２０，２３ 照明ユニット
３０，３３，３５ 撮像処理ユニット
４０，４１，４２，４３，４４，４５，４６ 蛍光画像処理ユニット
６０，６１，６２，６３，６４，６５，６６ コントローラ
１０１，１３１ ライトガイド
１０３ イメージファイバ
１２３，１４１，１６１ モザイクフィルタ
１２５，３０６ ＣＣＤ撮像素子
２３４，３３１，３５１ 切換フィルタ
４３２，４４２，４５２，４６２ 第１蛍光演算値算出部
４０４，４２２，４３３，４４３，４５３，４６３ 第１蛍光診断画像生成部
４３４，４４４，４５４，４６４ 第２蛍光演算値算出部
４０５，４１３，４２４，４３５，４４６，４５５，４６６ 第２蛍光診断画像生成部
Claims (8)
- 励起光を被測定部へ照射する励起光照射手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から第１の波長帯域の蛍光の強度を検出する第１の蛍光強度検出手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から、前記第１の波長帯域に含まれる波長帯域で、かつ前記第１の波長帯域より狭い第２の波長帯域の蛍光の強度を検出する第２の蛍光強度検出手段と、
前記第１の波長帯域の蛍光の強度に基づいた第１の蛍光診断情報と、前記第２の波長帯域の蛍光の強度に基づいた第２の蛍光診断情報とを生成して出力する診断情報生成手段とを備えたことを特徴とする蛍光診断情報生成装置。 - 励起光を被測定部へ照射する励起光照射手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から第１の波長帯域の蛍光の強度を検出する第１の蛍光強度検出手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から、前記第１の波長帯域に含まれる波長帯域で、かつ前記第１の波長帯域より狭い第２の波長帯域の蛍光の強度を検出する第２の蛍光強度検出手段と、
前記第１の波長帯域の蛍光の強度と前記第２の波長帯域の蛍光の強度との差に基づいた差分蛍光診断情報を生成して出力する診断情報生成手段とを備えたことを特徴とする蛍光診断情報生成装置 - 励起光を被測定部へ照射する励起光照射手段と、
参照光を前記被測定部へ照射する参照光照射手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から、第１の波長帯域の蛍光の強度を検出する第１の蛍光強度検出手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から、前記第１の波長帯域に含まれる波長帯域で、かつ前記第１の波長帯域より狭い第２の波長帯域の蛍光の強度を検出する第２の蛍光強度検出手段と、
前記参照光の照射により前記被測定部から反射された反射光の強度を検出する反射光強度検出手段と、
前記第１の波長帯域の蛍光の強度を、前記反射光の強度で除算して第１の蛍光収率演算値を算出する第１の蛍光演算値算出手段と、
前記第２の波長帯域の蛍光の強度を、前記反射光の強度で除算して第２の蛍光収率演算値を算出する第２の蛍光演算値算出手段と、
前記第１の蛍光収率演算値に基づいた第１の蛍光診断情報と、前記第２の蛍光収率演算値に基づいた第２の蛍光診断情報とを生成して出力する診断情報生成手段とを備えたことを特徴とする蛍光診断情報生成装置。 - 励起光を被測定部へ照射する励起光照射手段と、
参照光を前記被測定部へ照射する参照光照射手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から、第１の波長帯域の蛍光の強度を検出する第１の蛍光強度検出手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から、前記第１の波長帯域に含まれる波長帯域で、かつ前記第１の波長帯域より狭い第２の波長帯域の蛍光の強度を検出する第２の蛍光強度検出手段と、
前記参照光の照射により前記被測定部から反射された反射光の強度を検出する反射光強度検出手段と、
前記第１の波長帯域の蛍光の強度を、前記反射光の強度で除算して第１の蛍光収率演算値を算出する第１の蛍光演算値算出手段と、
前記第２の波長帯域の蛍光の強度を、前記反射光の強度で除算して第２の蛍光収率演算値を算出する第２の蛍光演算値算出手段と、
前記第１の蛍光収率演算値と前記第２の蛍光収率演算値の差に基づいた差分蛍光診断情報を生成して出力する診断情報生成手段とを備えたことを特徴とする蛍光診断情報生成装置。 - 励起光を被測定部へ照射する励起光照射手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から、第１の波長帯域の蛍光の強度を検出する第１の蛍光強度検出手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から、前記第１の波長帯域に含まれる波長帯域で、かつ前記第１の波長帯域より狭い第２の波長帯域の蛍光の強度を検出する第２の蛍光強度検出手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から、前記第２の波長帯域より狭い第３の波長帯域の蛍光の強度を検出する第３の蛍光強度検出手段と、
前記第３の波長帯域の蛍光の強度を、前記第１の波長帯域の蛍光の強度で除算して第１の規格化蛍光演算値を算出する第１の蛍光演算値算出手段と、
前記第３の波長帯域の蛍光の強度を、前記第２の波長帯域の蛍光の強度で除算して第２の規格化蛍光演算値を算出する第２の蛍光演算値算出手段と、
前記第１の規格化蛍光演算値に基づいた第１の蛍光診断情報と、前記第２の規格化蛍光演算値に基づいた第２の蛍光診断情報とを生成して出力する診断情報生成手段とを備えたことを特徴とする蛍光診断情報生成装置。 - 励起光を被測定部へ照射する励起光照射手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から、第１の波長帯域の蛍光の強度を検出する第１の蛍光強度検出手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から、前記第１の波長帯域に含まれる波長帯域で、かつ前記第１の波長帯域より狭い第２の波長帯域の蛍光の強度を検出する第２の蛍光強度検出手段と、
前記励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光から、前記第２の波長帯域より狭い第３の波長帯域の蛍光の強度を検出する第３の蛍光強度検出手段と、
前記第３の波長帯域の蛍光の強度を、前記第１の波長帯域の蛍光の強度で除算して第１の規格化蛍光演算値を算出する第１の蛍光演算値算出手段と、
前記第３の波長帯域の蛍光の強度を、前記第２の波長帯域の蛍光の強度で除算して第２の規格化蛍光演算値を算出する第２の蛍光演算値算出手段と、
前記第１の規格化蛍光演算値と前記第２の規格化蛍光演算値との差に基づいた差分蛍光診断情報を生成して出力する診断情報生成手段とを備えたことを特徴とする蛍光診断情報生成装置。 - 前記励起光の波長が４１０ｎｍ近傍であり、前記第１の波長帯域が４３０ｎｍ〜７３０ｎｍであり、前記第２の波長帯域が４３０ｎｍ〜６５０ｎｍであることを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の蛍光診断情報生成装置。
- 前記蛍光診断情報生成装置の一部または全部が、生体内部に挿入される内視鏡装置の形態であることを特徴とする請求項１から７いずれか１項記載の蛍光診断情報生成装置。
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