JP2005204906A - 電子内視鏡システム - Google Patents

Abstract

【課題】 同一の被写体による複数の画像データに基づき、オペレータによる切換え操作なしに、１回の操作で複数の被写体像をハードコピーとして印刷可能な電子内視鏡システムを実現する。
【解決手段】 画素信号処理回路５６において、通常画素信号から通常画像情報が生成され、蛍光画素信号から蛍光画像情報が生成される。通常画像情報は、通常画像メモリ６４に記録され、蛍光画像情報は、蛍光画像メモリ６６に記録される。印刷開始スイッチ２３の押下によるトリガー信号が制御回路５４によって受信されると、実質的に同一の被写体を表示するための通常画像情報と蛍光画像情報とに基づくそれぞれのアナログ画像信号が、マルチプレクサ５５を介してプリンタ６２に送信される。この結果、プリンタ６２によって、実質的に同一の被写体を表す一組の通常カラー画像と蛍光画像とが、それぞれハードコピーとして出力される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、被写体である体腔内の観察を行なう電子内視鏡装置に関する。特に、通常の観察照明光と励起光を照射することにより被写体観察を行なう自家蛍光観察用の電子内視鏡装置において、観察された被写体像を表示するための画像データの印刷に関する。

従来、いわゆる自家蛍光による体内組織の画像を得るために、自家蛍光観察用の内視鏡装置のビデオスコープ先端部から、体腔内の観察部位に励起光を照射し、自家蛍光の強度分布が測定されている。観察部位において、正常組織は蛍光を発するのに対し、癌等の患部は蛍光を生じないため、自家蛍光の強度分布により患部を発見することが可能となる。

そして、通常の観察照明光と蛍光とによるそれぞれの被写体画像の印刷動作は、オペレータによる一方の印刷を停止する操作と、さらに他方の印刷を開始する操作とによって切換えられている。また、通常の観察照明光のみによって被写体を観察する電子内視鏡装置において、ある被写体を拡大倍率が異なる複数の被写体像として印刷する場合にも、同様に切換え操作が必要である。

同一の被写体についての複数の画像データに基づき、オペレータによる切換え操作なしに、１回の操作で複数の被写体像をハードコピーとして印刷可能な電子内視鏡システムを実現することを目的とする。

本発明の電子内視鏡システムは、被写体を観察するための観察照明光を照射する光源と、被写体にて蛍光を生じさせる短波長光を照射する短波長光源と、観察照明光と短波長光との照射を制御する照射制御手段とを備える。さらに、電子内視鏡システムは、観察照明光の反射光と蛍光とを受光して、観察照明光の反射光に基づく通常画素信号と、蛍光に基づく蛍光画素信号とを生成する撮像素子と、通常画素信号に基づいて、被写体像を表示するための通常画像を形成するとともに、蛍光画素信号に基づいて、被写体像を表示するための蛍光画像を形成する画像形成手段とを備える。そして、観察照明光と短波長光との照射制御により、画像形成手段は、オペレータによる単一の操作によって実質的に同一の被写体像を表示するための通常画像と蛍光画像とをそれぞれ静止画像として形成する。

照射制御手段は、観察照明光と短波長光とを交互に照射させるように制御することが好ましい。

電子内視鏡システムは、通常画像と蛍光画像とをそれぞれ印刷する画像印刷手段をさらに有し、オペレータによる単一の操作により、実質的に同一の被写体像を表示するための通常画像と蛍光画像とをそれぞれ印刷することが望ましい。

画像印刷手段は、実質的に同一の被写体を表示するための通常画像と蛍光画像ごとに、同一の背景色を付して印刷することが好ましい。

電子内視鏡システムは、印刷手段のパルス周期を記録する印刷情報記録手段をさらに有し、印刷情報に基づいて、通常画像と蛍光画像とが印刷されることが望ましい。

本発明の電子内視鏡装置のプロセッサは、被写体に観察照明光を照射した際の反射光と、被写体に所定の短波長光を照射した際に生じる蛍光とを受光して、観察照明光の反射光に基づく通常画素信号と、蛍光に基づく蛍光画素信号を生成する撮像素子を備えたビデオスコープが着脱自在に接続される。そして、電子内視鏡装置のプロセッサは、観察照明光を照射する光源と、所定の短波長光を照射する短波長光源と、観察照明光と所定の短波長光との照射を制御する照射制御手段とを備える。さらに、電子内視鏡装置のプロセッサは、通常画素信号に基づいて、被写体像を表示するための通常画像を形成するとともに、蛍光画素信号に基づいて、被写体像を表示するための蛍光画像を形成する画像形成手段を備えていて、観察照明光と所定の短波長光との照射制御により、画像形成手段が、オペレータによる単一の操作によって実質的に同一の被写体像を表示するための通常画像と蛍光画像とをそれぞれ静止画像として形成する。

本発明によれば、同一の被写体による複数の画像データに基づき、オペレータによる切換え操作なしに、１回の操作で複数の被写体像をハードコピーとして印刷可能な電子内視鏡システムを実現できる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態における電子内視鏡装置１０のブロック図である。

電子内視鏡装置１０は、患者の体腔内の撮影に用いられるビデオスコープ２０と、ビデオスコープ２０に照明光を供給するとともにビデオスコープ２０から送られてくる画像信号を処理するプロセッサ３０とを備える。ビデオスコープ２０は、プロセッサ３０に着脱自在に接続され、さらにプロセッサ３０には、モニタ６０及びプリンタ６２が接続されている。

プロセッサ３０は、白色光源３２とレーザーユニット３６とを含む。白色光源３２は、白色光源用電源３４から電源が供給され、通常観察用の観察照明光としての白色平行光を照射する。レーザーユニット３６は、被写体である体内組織から自家蛍光を放射させるための励起光として紫外光を照射する。励起光は、光路調整レンズ（コリメートレンズ）４０により平行光となり、白色光と励起光が、ＵＶ反射フィルタ３８に到達する。ＵＶ反射フィルタ３８は、白色光の光路と励起光の光路の交差する場所に、いずれの光も４５°の角度で入射するように設置されている。ＵＶ反射フィルタ３８は、入射した白色光などの可視光を透過し、励起光を反射する。この結果、白色光はＵＶ反射フィルタ３８を透過し、励起光はＵＶ反射フィルタ３８により反射され、白色光と励起光とは同一の光路を進む。なお、ＵＶ反射フィルタ３８はハーフミラーに置き換えても良い。

白色光と励起光とは、光量絞り（図示せず）により光量を調節され、さらに集光レンズ４２により収束されてライトガイド２２の入射端２２Ａに入射する。そして、白色光と励起光とは、ライトガイド２２を介してビデオスコープ２０の先端部２４にあるライトガイド２２の出射端２２Ｂから、配光レンズ２６を介して被写体である観察部位に向けて照射される。

ＵＶ反射フィルタ３８と白色光源３２の間には、第１モータ４８によって駆動されるロータリーシャッタ４４が設けられている。また、ＵＶ反射フィルタ３８と光路調整レンズ４０との間には、チョッパ４６が設けられている。ロータリーシャッタ４４は白色光の透過と遮断を、チョッパ４６は励起光の透過と遮断をそれぞれ切換える。ロータリーシャッタ４４とチョッパ４６の切換え操作により、通常観察時には白色光のみがライトガイド２２の入射端２２Ａに入射し、励起光により被写体患部を観察する自家蛍光観察時には、白色光と共に励起光もライトガイド入射端２２Ａに入射する。なお、白色光源３２およびレーザーユニット３６からは常に一定光量の光が放射されている。

白色光照射時の被写体からの反射光、及び励起光の照射により体内組織で生じた蛍光は、ビデオスコープ先端部２４に設けられた対物レンズ２８を経て、ＣＣＤ２１によって受光される。ＣＣＤ２１では、被写体像に対応した、白色光の反射光に基づく画素信号（通常画素信号）と、蛍光に基づく画素信号（蛍光画素信号）とがそれぞれ発生する。これらの画素信号は、プロセッサ３０内に設けられた画像信号処理回路５２に送信される。

また、プロセッサ３０には制御回路５４や、印刷情報メモリ５１が設けられている。ビデオスコープ２０の表面に設けられた印刷開始スイッチ２３が、オペレータによって押下されると、トリガー信号が制御回路５４に送信される。制御回路５４は、後述するように、トリガー信号を受信すると印刷のための制御信号を画像信号処理回路５２、マルチプレクサ５５、及びプリンタ６２へ送信する。この結果、プリンタ６２は、通常画像データに基づいた被写体像である通常カラー画像と、蛍光画像データに基づいた蛍光画像を、ハードコピーとして連続的に出力する。

なお、通常画素信号と蛍光画素信号には、画像信号処理回路５２において、被写体像を動画像として表示するための所定の処理も施され、この結果、モニタ６０上に被写体像が動画像として表示される。なお、自家蛍光観察時に得られる体内組織からの蛍光は微弱であり、蛍光画素信号は通常画素信号よりも強度が小さいため、画像信号処理回路５２において増幅処理が施されている。

制御回路５４は、白色光源用電源３４、レーザーユニット３６、第１及び第２モータ４８及び５０、画像信号処理回路５２の画像信号処理動作等をコントロールする。通常観察と自家蛍光観察は、オペレータによる切換えスイッチ（図示せず）の押下によって行なわれる。なお、プロセッサ３０に接続されるビデオスコープ２０を認識するための情報等が、制御回路５４内のフラッシュメモリ５３に記録されている。

図２は、通常観察と自家蛍光観察とにおける、白色光と励起光の照射時間を示すタイミングチャートである。

白色光および励起光の照射時間は、プロセッサ３０内のリアルタイムクロック（図示せず）によって測定される時間に基づいて、定められる。また、白色光および励起光の照射タイミングは、制御回路５４によって生成される垂直同期信号によって制御される。すなわち、垂直同期信号に従って第１、及び第２モータ４８、５０の駆動が制御され、ロータリーシャッタ４４の回転、及びチョッパ４６の揺動による白色光及び励起光の透過と遮断がコントロールされる。その結果、白色光及び励起光の照射が制御され、所定の時間、及び周期で照射される。チョッパ４６により励起光の透過と遮断をコントロールして観察部位に励起光を間欠的に照射する代わりに、レーザーユニット３６から励起光が間欠的に照射されるように制御回路５４によって制御してもよい。この場合、チョッパ４６及び第２モータ５０が不要となりコストダウンが可能となると共に、レーザーダイオード素子４１を自家蛍光観察時に常時発光させることがないので、寿命を延ばすことができる。

白色光のみにより被写体が観察される通常観察においては、白色光がロータリーシャッタ４４を常に透過し、レーザーユニット３６から励起光が照射されないように、制御回路５４によって制御される。この場合は、蛍光画素信号は生成されないため、通常画素信号の処理によって生じる通常画像データのみが生成され（図２（ａ）参照）、印刷開始スイッチ２３が押下されると、プリンタ６２によって通常カラー画像のみが出力される。また、モニタ６０においては、被写体像はカラーの通常画像として表示される。

一方、励起光を用いる自家蛍光観察においては、白色光と励起光とが交互に同時間ずつ被写体に照射されるように制御され、１フレーム中において、第１フィールドでは白色光、第２フィールドでは励起光が照射される（図２（ｂ）参照）。この場合、通常画素信号と蛍光画素信号とがそれぞれ生成されるため、これらの処理によって生じる通常画像データと蛍光画像データとにより、プリンタ６２は、通常カラー画像と蛍光画像の両方をハードコピーとして出力する。

自家蛍光観察時には、１／６０秒間隔（フィールド毎）で白色光の照射と励起光の照射とが切替わるため、白色光の反射光に基づく通常画素信号と、蛍光に基づく蛍光画素信号とは、実質的に同時にそれぞれ発生する。すなわち、同一フレーム内での通常画素信号と蛍光画素信号とは、ほぼ経時変化のない同一の被写体を表示するための画素信号である。

図３は、画素信号に基づく画像データの生成、出力機構を示すブロック図である。また、図４は、プリンタ６２による通常カラー画像及び蛍光画像の出力を示すタイミングチャートである。

自家蛍光観察時にＣＣＤ２１から送信された通常画素信号と蛍光画素信号とは、生成された順に画像信号処理回路５２内に設けられた画素信号処理回路５６に送信される。画素信号処理回路５６において、これらの画素信号に所定の処理が施されて、通常画素信号に基づくデジタル信号である通常デジタル画像信号と、蛍光画素信号に基づくデジタル信号である蛍光デジタル画像信号とが生成される。通常デジタル画像信号は、動画像信号処理回路５８と通常画像メモリ６４とに送信される。一方、蛍光デジタル画像信号は、動画像信号処理回路５８と蛍光画像メモリ６６とに送信される。

動画像信号処理回路５８において受信された通常デジタル画像信号は、被写体像を動画の通常カラー映像として表示するための通常デジタル映像信号に変換され、モニタ６０に送信される。また、動画像信号処理回路５８において受信された蛍光デジタル画像信号は、被写体像を動画の蛍光映像として表示するための蛍光デジタル映像信号に変換され、モニタ６０に送信される。すなわち、モニタ６０は、通常観察時には通常カラー映像、自家蛍光観察時には蛍光映像を表示する。

通常画像メモリ６４においては、受信した通常デジタル画像信号が、通常カラー画像としての被写体像を出力するための通常画像データとして記録される。また、蛍光画像メモリ６６においては、受信した蛍光デジタル画像信号が、蛍光画像としての被写体像を出力するための蛍光画像データとして記録される。

なお、一連の被写体観察において、通常画素信号と蛍光画素信号とは、順次生成されて画素信号処理回路５６によって受信される。そのため、通常画像メモリ６４及び蛍光画像メモリ６６には、通常画像データ、及び蛍光画像データが、それぞれ順次書き込まれ、更新される。

印刷開始スイッチ２３の押下によるトリガー信号が制御回路５４によって受信されると、通常画像データを通常デジタル画像信号として出力させるための制御信号が、制御回路５４から通常画像メモリ６４に送信される。この結果、通常画像メモリ６４に記録された、通常画像データに基づく通常デジタル画像信号が、第１Ｄ／Ａ変換器６８に送信され、アナログ化処理される。このアナログ化処理によって生じた通常アナログ画像信号が、マルチプレクサ５５に送られる。

制御回路５４によって受信されたトリガー信号により、記録された蛍光画像データを蛍光デジタル画像信号として出力させるための制御信号が、制御回路５４から蛍光画像メモリ６６に送信される。この結果、蛍光画像メモリ６６に記録された蛍光画像データに基づく蛍光デジタル画像信号が、第２Ｄ／Ａ変換器７０に送信され、アナログ化されて蛍光アナログ画像信号が生じる。蛍光アナログ画像信号は、さらに、マルチプレクサ５５に送られる。

トリガー信号によって、マルチプレクサ５５に送信される通常アナログ画像信号と蛍光アナログ画像信号とは、同一フレーム内での通常画素信号と蛍光画素信号とに基づいて生成（図２参照）されている。

また、トリガー信号を受信した制御回路５４は、印刷情報メモリ５１に格納されている印刷情報を読み出す。この印刷情報は、通常画像データと蛍光画像データとをプリンタ６２のパルス周期に合わせて送信させるためのデータである。読み出された印刷情報に基づいて、制御回路５４は、マルチプレクサ５５がプリンタ６２へ信号を送信するタイミングを制御するための制御信号をマルチプレクサ５５に送信し、さらに、プリンタ６２の動作を制御する制御信号をプリンタ６２に送信する。この結果、マルチプレクサ５５は、適当なタイミングで、所定の順番に従って、通常アナログ画像信号、及び蛍光アナログ画像信号をプリンタ６２に送信する。プリンタ６２は、受信したアナログ画像信号に応じた、通常カラー画像としての被写体像、及び蛍光画像としての被写体像を、それぞれハードコピーとして順次出力する（図４参照）。

図５は、自家蛍光観察時に、一回の印刷開始動作によって出力された通常カラー画像７２及び蛍光画像７４を示す図である。

印刷開始スイッチ２３の押下による印刷開始動作（トリガー信号）によって、自家蛍光観察時に出力された通常カラー画像７２及び蛍光画像７４は、実質的に同一の被写体を表すため、表示される被写体の形状は同一であるが、色調が異なっている。すなわち、通常のカラー画像として被写体が表される通常カラー画像７２に対し、患部を容易に見定めるための自家蛍光観察による蛍光画像７４は、陰影が強調され、色調に乏しい画像である。

通常カラー画像７２及び蛍光画像７４のように、実質的に同一の被写体を示す一組のハードコピーは、図５における１枚の用紙印刷での印刷に限定されず、個別の用紙にそれぞれ印刷されても良い。

図６は、自家蛍光観察時に、異なる印刷開始動作によって出力された二組の通常カラー画像及び蛍光画像であって、いずれも個別の用紙に印刷された場合を示す図である。

一回の印刷開始動作（トリガー信号）によって出力された通常カラー画像７６と蛍光画像７８とは、実質的に同一の被写体を表す。自家蛍光観察が継続され、再度、印刷開始スイッチ２３が押下されたことにより出力されたハードコピーが、通常カラー画像８０と蛍光画像８２である。このように、一連の自家蛍光観察において２回の印刷開始動作が行なわれた場合、対象となる二組のハードコピーの背景は、互いに異なる色で色付けされている。この背景色は、それぞれ同時に撮像された実質的に同一の被写体を表示する一組のハードコピーであることを明確にするために着色される。

用いられる背景色は、制御回路５４によって判断される。すなわち、一連の印刷開始動作のうちで、２回目のトリガー信号を受信すると、先の印刷時とは異なる特定の色を背景色として印刷用紙に付すように制御する信号が、制御回路５４からプリンタ６２に送信される。プリンタ６２によってこの信号が受信されると、２枚のハードコピーが、いずれも指定された色の背景色を伴って出力される。なお、一連の印刷開始動作のうちで３回目以降についても、同様に、一連の印刷でそれまでに用いられていない新たな色が、背景色として指定される。

以上のように、本実施形態によれば、画素信号処理回路５６において、通常画素信号から通常画像データが生成され、蛍光画素信号からは蛍光画像データが生成される。通常画像データは、通常画像メモリ６４に記録され、蛍光画像データは、蛍光画像メモリ６６に記録される。印刷開始スイッチ２３の押下によるトリガー信号が制御回路５４によって受信されると、実質的に同一の被写体を表示するための通常画像データと蛍光画像データとに基づくそれぞれのアナログ画像信号が、マルチプレクサ５５を介してプリンタ６２に送信される。この結果、一組の通常カラー画像と蛍光画像とが、それぞれプリンタ６２によってハードコピーとして出力される。

本実施形態は、実質的に同一の被写体についての複数の画像データが生成され、記録される限り、通常画像データと蛍光画像データとの場合に限定されない。例えば、励起光を照射しない通常観察時における複数の拡大倍率の異なる通常画像データであっても良い。この場合、ＣＣＤ２１によって生成された通常画素信号による複数の通常画像データをそれぞれ記録する複数の通常画像メモリや、各通常画像メモリに対応するＤ／Ａ変換器が設けられる。またこの場合は、励起光の照射が不要であるため、本実施形態の電子内視鏡システムにおける電子内視鏡装置は、必ずしも自家蛍光観察可能である必要はない。

また、ビデオスコープ先端部２４に２つのＣＣＤが備えられた、いわゆる親子内視鏡装置により、ある被写体患部における、拡大倍率を始めとした撮像範囲が異なる通常画像データが得られても良い。この場合、複数のＣＣＤによって同時に生成された複数の画素信号による複数の通常画像データを、それぞれ記録する複数の通常画像メモリや、各通常画像メモリに対応するＤ／Ａ変換器が設けられる。この場合も、励起光の照射が不要であるため、本実施形態の電子内視鏡システムにおける電子内視鏡装置は、必ずしも自家蛍光観察可能である必要はない。

蛍光画像データにより特定された患部の位置をより明確に示すために、患部に特定の色を付けた合成画像を表示するための画像データ（以下、合成画像データという）が、通常画像データと蛍光画像データとに加えられてもよい。すなわち、被写体を実質的に同時に撮像した結果、同一の被写体を表示するように生成される通常画像データ、蛍光画像データ及び合成画像データをそれぞれ記録し、出力しても良い。この場合、合成画像情報メモリや、これに対応するＤ／Ａ変換器がさらに設けられる。あるいは、実質的に同一の被写体を表す、通常画像データ、蛍光画像データ、及び合成画像データのうちいずれか２つが生成されて、それぞれ記録、出力されても良い。

実質的に同時に被写体を撮像することにより生成された、通常画像データと蛍光画像データとは、ハードコピーとして出力されずに、電子内視鏡装置１０の外部にあるハードディスク等の記録装置に記録されるように出力されても良い。

本実施形態の電子内視鏡装置のブロック図である。 通常観察と自家蛍光観察とにおける、白色光と励起光の照射時間を示すタイミングチャートである。 画素信号に基づく画像データの生成、出力機構を示すブロック図である。 プリンタによる画像の出力を示すタイミングチャートである。 自家蛍光観察時に一回の印刷開始動作によって出力された通常カラー画像及び蛍光画像を示す図である。 自家蛍光観察時に異なる印刷開始動作によって出力された二組の通常カラー画像及び蛍光画像を示す図である。

符号の説明

１０ 電子内視鏡装置
２１ ＣＣＤ（撮像素子）
３２ 白色光源（光源）
３６ レーザーユニット（短波長光源）
４４ ロータリーシャッタ（照射制御手段）
４６ チョッパ（照射制御手段）
４８ 第１モータ（照射制御手段）
５０ 第２モータ（照射制御手段）
５１ 印刷情報メモリ（印刷情報記録手段）
５２ 画像信号処理回路
５４ 制御回路（照射制御手段）
５６ 画素信号処理回路（画像形成手段）
６２ プリンタ（画像印刷手段）
６４ 通常画像メモリ
６６ 蛍光画像メモリ

Claims (6)

1. 被写体を観察するための観察照明光を照射する光源と、
   前記被写体にて蛍光を生じさせる短波長光を照射する短波長光源と、
   前記観察照明光と前記短波長光との照射を制御する照射制御手段と、
   前記観察照明光の反射光と前記蛍光とを受光して、前記観察照明光の反射光に基づく通常画素信号と、前記蛍光に基づく蛍光画素信号とを生成する撮像素子と、
   前記通常画素信号に基づいて、被写体像を表示するための通常画像を形成するとともに、前記蛍光画素信号に基づいて、被写体像を表示するための蛍光画像を形成する画像形成手段とを備え、
   前記観察照明光と前記短波長光との照射制御により、前記画像形成手段が、オペレータによる単一の操作によって実質的に同一の被写体像を表示するための前記通常画像と前記蛍光画像とをそれぞれ静止画像として形成することを特徴とする電子内視鏡システム。
2. 前記照射制御手段が、前記観察照明光と前記短波長光とを交互に照射させるように制御することを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡システム。
3. 前記通常画像と前記蛍光画像とをそれぞれ印刷する画像印刷手段をさらに有し、オペレータによる前記単一の操作により、実質的に同一の被写体像を表示するための前記通常画像と前記蛍光画像とをそれぞれ印刷することを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡システム。
4. 前記画像印刷手段が、実質的に同一の被写体を表示するための前記通常画像と前記蛍光画像ごとに、同一の背景色を付して印刷することを特徴とする請求項３に記載の電子内視鏡システム。
5. 前記画像印刷手段のパルス周期を記録する印刷情報記録手段をさらに有し、
   前記印刷情報に基づいて、前記通常画像と前記蛍光画像とが印刷されることを特徴とする請求項３に記載の電子内視鏡システム。
6. 被写体に観察照明光を照射した際の反射光と、前記被写体に所定の短波長光を照射した際に生じる蛍光とを受光して、前記観察照明光の反射光に基づく通常画素信号と、前記蛍光に基づく蛍光画素信号を生成する撮像素子を備えたビデオスコープが着脱自在に接続される電子内視鏡装置のプロセッサであって、
   前記観察照明光を照射する光源と、
   前記所定の短波長光を照射する短波長光源と、
   前記観察照明光と前記所定の短波長光との照射を制御する照射制御手段と、
   前記通常画素信号に基づいて、被写体像を表示するための通常画像を形成するとともに、前記蛍光画素信号に基づいて、被写体像を表示するための蛍光画像を形成する画像形成手段とを備え、
   前記観察照明光と前記所定の短波長光との照射制御により、前記画像形成手段が、オペレータによる単一の操作によって実質的に同一の被写体像を表示するための前記通常画像と前記蛍光画像とをそれぞれ静止画像として形成することを特徴とする電子内視鏡装置のプロセッサ。
   
   

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