JP2005342434A - Infrared observation system and specifying method of lesion by infrared observation system - Google Patents

Infrared observation system and specifying method of lesion by infrared observation system Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an infrared observation system for an operation instantaneously visualizing the blood flow distribution of an organ surface or the like as an image, analyzing the image, objectively, easily and precisely determining a treatment object site, performing an appropriate treatment and confirming a treatment effect. <P>SOLUTION: This infrared observation system is at least provided with an observation apparatus which is constituted of a light source device 7 emitting a light of a first wavelength range including the wavelength of 805 nm and a light of a second wavelength range non-including the wavelength of 805 nm and having a wavelength longer than that, an image pickup device capturing respective images in the first and second wavelength ranges of a subject irradiated with the light emitted from the light source device, and a display device displaying respective images of the first and second wavelength ranges captured by the image pickup device as either of color components of red, green, or blue. This observation system is further provided with an image analysis means 25 administering infrared absorbent pigment to a patient and detecting and quantifying the amount of the infrared absorbent pigment, and the display means visualizes and displays the analysis results by the image analysis means. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、赤外観察システム、詳しくは光源装置及び撮像手段を有する手術用の内視鏡装置を含む赤外観察システムに関し、さらに詳しくは撮像手段によって主に生体の血流情報を取り込んで画像データ化し、その画像を表示したり画像解析手法によって定量化することで虚血性疾患等に対する病変部の同定をおこなって外科処置を容易におこない得るようにする手術用の赤外観察システムに関するものである。   The present invention relates to an infrared observation system, and more particularly to an infrared observation system including a surgical endoscope apparatus having a light source device and an imaging means. More specifically, the imaging means mainly captures blood flow information of a living body. It relates to an infrared observation system for surgery that makes it easy to perform surgical treatment by identifying lesions for ischemic diseases etc. by creating data and displaying the images or quantifying them by image analysis techniques is there.

近年、腹腔や胸腔等の体腔内に内視鏡等を挿入して外科手術をおこなう内視鏡下外科手術が普及している。このような内視鏡下外科手術において使用される内視鏡装置には、電荷結合素子(CCD;Charge Coupled Device)等の撮像デバイスを用いた電子内視鏡等がある。   In recent years, an endoscopic surgical operation in which an endoscope or the like is inserted into a body cavity such as an abdominal cavity or a chest cavity to perform a surgical operation has been widespread. Examples of the endoscope apparatus used in such endoscopic surgery include an electronic endoscope using an imaging device such as a charge coupled device (CCD).

従来の電子内視鏡は、カラーモニター上にリアルタイムで鮮明な動画像を表示することができるので、近年において広く普及し利用されている。この電子内視鏡では、通常の場合、可視光を観察光として用いるので、これによって取得され、所定の信号処理を経て出力される画像データに基づいてモニター上に表示される内視鏡画像は、直視に近い観察像となる。   Conventional electronic endoscopes can display a clear moving image in real time on a color monitor, and have been widely used in recent years. In this electronic endoscope, since visible light is normally used as observation light, an endoscopic image displayed on the monitor based on image data obtained and output through predetermined signal processing is obtained. It becomes an observation image close to direct view.

また、従来の電子内視鏡としては、これ以外にも、例えば近赤外光に感度を有する撮像素子を用いることで赤外光を観察し得るようにした赤外電子内視鏡がある。この赤外電子内視鏡では、生体での光の吸収の主な要因となるヘモグロビンや水による吸収が少ない近赤外光を用いるので、通常使用される可視光では困難となる組織深層の情報の画像化に有用であるという利点がある。   As another conventional electronic endoscope, for example, there is an infrared electronic endoscope that can observe infrared light by using an imaging device having sensitivity to near-infrared light. This infrared electronic endoscope uses near-infrared light, which is less absorbed by hemoglobin and water, which are the main causes of light absorption in the living body, so information on deep tissue that is difficult with normal visible light There is an advantage that it is useful for imaging.

上述のような赤外電子内視鏡を用いた観察では、血中内で805nm付近の近赤外光に吸収ピークを持つ赤外吸収色素であるインドシアニングリーン(ICG;Indocyanine Green )等の薬剤を造影剤として静脈注射により投入する方法がおこなわれている。このICGを静脈注射することにより、粘膜や漿膜等の生体の血管部分に陰影が生じ、薬剤を使用しない場合と比較して、より明瞭に血管の走行状態を観察することができる。   In the observation using an infrared electronic endoscope as described above, a drug such as indocyanine green (ICG), which is an infrared absorbing dye having an absorption peak in the near infrared light near 805 nm in blood, is used. Is used as a contrast medium by intravenous injection. By intravenously injecting this ICG, a shadow is generated in a blood vessel portion of a living body such as a mucous membrane or serosa, and the running state of the blood vessel can be observed more clearly as compared with the case where no drug is used.

また、内視鏡画像を表示するモニターとしては、画像の赤色成分と緑色成分と青色成分とを示すR,G,B信号及び同期信号からなる4つの信号が入力され、R,G,B信号をそれぞれ赤色,緑色,青色の各光を発生させる蛍光体のドットに対応させてブラウン管または液晶表示装置等に表示させるようにしたものが主流となっている。   Further, as a monitor for displaying an endoscopic image, four signals including R, G, B signals and synchronization signals indicating the red component, the green component, and the blue component of the image are input, and the R, G, B signals are input. Are mainly displayed on a cathode ray tube or a liquid crystal display device in correspondence with phosphor dots that generate red, green, and blue light, respectively.

従来の赤外観察システムとしての赤外内視鏡システムとしては、例えば特開2000−41942号公報等によって種々提案がなされている。   As an infrared endoscope system as a conventional infrared observation system, various proposals have been made by, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-41942.

上記特開2000−41942号公報によって開示されている赤外内視鏡システムは、805nmの波長を含む第1の波長帯域の光及び805nmの波長を含まない第2の波長帯域の光を放射する光源手段と、この光源手段から放射された光により照射される被写体の第1の波長帯域の像及び第2の波長帯域の像を撮像する撮像手段と、この撮像手段により撮像される第1の波長帯域の像を緑色成分として表示し、第2の波長帯域の像を赤色成分あるいは青色成分の少なくとも一方の色成分として表示する表示装置とを具備して構成している。このような構成によって、第2の波長帯域の反射光を高コントラストで観察することができるというものである。   The infrared endoscope system disclosed in the above Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-41942 emits light in a first wavelength band including a wavelength of 805 nm and light in a second wavelength band not including a wavelength of 805 nm. Light source means, imaging means for capturing an image of a first wavelength band and an image of a second wavelength band of a subject irradiated with light emitted from the light source means, and a first image captured by the imaging means And a display device that displays an image in the wavelength band as a green component and displays an image in the second wavelength band as at least one color component of a red component or a blue component. With such a configuration, the reflected light in the second wavelength band can be observed with high contrast.

一方、内視鏡下外科手術は、従来より開腹下あるいは開胸下で実施されている手術(Open Surgery)を、この内視鏡下外科手術に用いる所定の内視鏡システム及び専用の処置具(手術具)を用いておこなうことで、患者に対する侵襲性を小さくすることができるという効果がある。   On the other hand, in the endoscopic surgery, a surgical operation (Open Surgery) that has been conventionally performed under abdominal or thoracotomy is performed using a predetermined endoscopic system and a dedicated treatment tool that are used for the endoscopic surgery. By using (surgical tool), there is an effect that invasiveness to a patient can be reduced.

具体的には、腹腔鏡下手術では、腹壁に腹腔鏡φ5mm〜φ12mm程度の孔を複数箇所(3〜4箇所)開けるのみで手術をおこなうことができる。このため、従来の開腹開胸術(Open Surgery)に比べて術後の疼痛の軽減や入院期間の短縮や美容面等のいわゆる患者QOL(Quality Of Life)を著しく向上させることができる。   Specifically, in laparoscopic surgery, surgery can be performed simply by opening a plurality of (3-4) laparoscopic holes of about 5 mm to 12 mm in the abdominal wall. For this reason, compared with the conventional open abdominal thoracotomy (Open Surgery), so-called patient quality of life (QOL) such as postoperative pain reduction, hospitalization period reduction, and cosmetics can be remarkably improved.

内視鏡下手術は、多くの疾患に対して利用されており、胸腔鏡下手術では肺気腫や気胸症例が、腹腔鏡下手術では胆嚢摘出術や胃または大腸等の消化器疾患に対する手術や心臓疾患に対する手術等、さまざまな分野疾患において応用されている。
特開2000−41942号公報
Endoscopic surgery is used for many diseases. Thoracoscopic surgery is used for pulmonary emphysema and pneumothorax. Laparoscopic surgery is used for cholecystectomy and surgery for gastrointestinal diseases such as stomach or large intestine. It is applied in various field diseases such as surgery for diseases.
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-41942

ところが、内視鏡下手術では、直接組織に触れることができないので、触感が無く処置が煩雑になる。また、術者が患部を直接観察する場合と比較して、表示画像の解像度や立体感の相違に起因する困難さや、特に視野内の血流情報に関しては、動脈の拍動を触知し得うることができず、さらにその結果として末梢側の血流量の評価をおこない難い等、開腹開胸術(Open Surgery)の場合との相違が顕著にあらわれる部分が指摘されており、それらの情報を術者に提供することは非常に重要な課題となっている。   However, in an endoscopic operation, the tissue cannot be directly touched, so that there is no tactile sensation and the procedure becomes complicated. In addition, compared to the case where the surgeon directly observes the affected area, the arterial pulsation can be palpated with respect to the difficulty caused by the difference in the resolution and stereoscopic effect of the displayed image, and particularly the blood flow information in the visual field. It has been pointed out that the difference from the case of open surgeries (Open Surgery), such as difficulty in evaluating peripheral blood flow as a result, has been pointed out. Providing to the surgeon is a very important issue.

本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、臓器表面等の血流に着目し、血流分布をリアルタイムで画像として可視化すると共に、この画像についての解析を施すことによって処置対象部位を客観的に容易にかつ正確に判断し適切な治療及び治療効果の確認をおこなうことのできる手術用の赤外観察システム及びその方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above points, and its object is to focus on blood flow on the surface of an organ, etc., and visualize blood flow distribution as an image in real time. It is an object to provide an infrared observation system for surgery and its method capable of objectively easily and accurately judging a treatment target site by performing analysis and confirming an appropriate treatment and treatment effect.

また、従来の内視鏡下手術における問題点を改善し、直視では得られない情報を赤外光と撮像手段とを組み合わせることによって獲得し、手術のより安全性や成績の向上に寄与することのできる手術用の赤外観察システムを提供することである。   Also, improve the problems in conventional endoscopic surgery, acquire information that cannot be obtained by direct viewing by combining infrared light and imaging means, and contribute to the improvement of safety and results of surgery It is to provide an infrared observation system for surgery.

上記目的を達成するために、本発明による赤外観察システムは、805nmの波長を含む第1の波長帯域の光と805nmの波長を含まずそれよりも長波長側の第2の波長帯域の光とを放射する光源装置と、この光源装置から放射された光により照射された被写体の前記第1の波長帯域の像及び前記第2の波長帯域の像を撮像する撮像装置と、この撮像装置により撮像された前記第1の波長帯域の像と前記第2の波長帯域の像とを各々赤色または緑色または青色のいずれかの色成分として表示する表示装置とからなる観察装置を少なくとも具備する赤外観察システムにおいて、赤外吸収色素を患者に投与し、この赤外吸収色素の色素量を検出し定量化する画像解析手段を備え、前記表示装置は、前記画像解析手段による解析結果を画像化して表示することを特徴とする。   In order to achieve the above object, an infrared observation system according to the present invention includes light in a first wavelength band that includes a wavelength of 805 nm and light in a second wavelength band that does not include a wavelength of 805 nm and is longer than that. A light source device that emits light, an image pickup device that picks up an image of the first wavelength band and an image of the second wavelength band of a subject irradiated with light emitted from the light source device, and the image pickup device Infrared including at least an observation device including a captured image of the first wavelength band and the image of the second wavelength band as a red, green, or blue color component, respectively. In the observation system, an infrared absorption dye is administered to a patient, and an image analysis means for detecting and quantifying the dye amount of the infrared absorption dye is provided, and the display device images the analysis result by the image analysis means. And wherein the Shimesuru.

本発明によれば、臓器表面等の血流に着目し、血流分布をリアルタイムで画像として可視化すると共に、この画像についての解析を施すことによって処置対象部位を客観的に容易にかつ正確に判断し適切な治療及び治療効果の確認をおこない得る手術用の赤外観察システム及びその方法を提供することができる。   According to the present invention, focusing on blood flow on the surface of an organ or the like, the blood flow distribution is visualized as an image in real time, and analysis of this image is performed to easily and accurately determine a treatment target site. In addition, it is possible to provide an infrared observation system for surgery and a method thereof capable of confirming appropriate treatment and treatment effect.

また、直視では得られない情報を赤外光と撮像手段とを組み合わせることによって獲得し、手術のより安全性や成績の向上に寄与し得る手術用の赤外観察システムを提供することができる。   In addition, it is possible to provide an infrared observation system for surgery that can acquire information that cannot be obtained by direct viewing by combining infrared light and imaging means, and can contribute to improvement of safety and results of surgery.

以下、図示の実施の形態によって本発明を説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態の赤外観察システム(赤外内視鏡システム)に用いられる内視鏡装置の全体構成を示すブロック構成図である。図2は図1の内視鏡装置における光源装置に設けられる赤外可視切替フイルタの構成を示す図である。図3は、図1の内視鏡装置における光源装置に設けられるRGB回転フイルタの構成を示す図である。図4は、図2の赤外可視切替フイルタと図3のRGB回転フイルタとを組み合わせた際の特性を説明する図である。図5は、画像解析処理の設定手順の流れを示す図である。図6は、ICGの波長による透過特性を示すグラフである。図7は、ICG投与後の時間経過と血中濃度の関係を示すグラフである。図8は、肺組織の一部を拡大して示す要部拡大概略図である。図9は、光の波長と観察深さとの関係を模式的に示す図である。図10は、人工的に作成した肺気腫モデル及び正常部位の肺組織像である。図11は、ICG静脈注射後の経過時間と肺胸膜下の血流中のICG濃度との関係を示すグラフである。図12は、本実施形態の赤外観察システムのプロセッサ内に設けられる画像処理回路の内部構成の概略を示すブロック構成図である。図13は、画像処理回路による処理の結果表示される画像解析表示の一例を示し、ICG静脈注射後のICG色素量(色の濃さ)を胸腔鏡画像として表示した図である。図14は、画像処理回路による処理の結果表示される画像解析表示の別の一例を示す図である。図15は、画像処理回路による処理の結果表示される画像解析表示の他の例を示し、気腫性変化を時間遅延で評価する際の表示例を示す図である。図16は、肺気腫及び気胸に対して上述の赤外観察システムを用いた胸腔鏡手術において、観察範囲を固定する手段の一例を示し、手術台に接続固定され観察装置(胸腔鏡)の一部を保持固定するスコープホルダを示す図である。
The present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments.
FIG. 1 is a block configuration diagram showing an overall configuration of an endoscope apparatus used in an infrared observation system (infrared endoscope system) according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an infrared-visible switching filter provided in the light source device in the endoscope apparatus of FIG. FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an RGB rotation filter provided in the light source device in the endoscope apparatus of FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining characteristics when the infrared / visible switching filter of FIG. 2 and the RGB rotation filter of FIG. 3 are combined. FIG. 5 is a diagram showing the flow of the setting procedure of the image analysis process. FIG. 6 is a graph showing transmission characteristics depending on the wavelength of ICG. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the time course after ICG administration and the blood concentration. FIG. 8 is an enlarged schematic view of a main part showing a part of lung tissue in an enlarged manner. FIG. 9 is a diagram schematically showing the relationship between the wavelength of light and the observation depth. FIG. 10 is an artificially created emphysema model and lung tissue images of normal sites. FIG. 11 is a graph showing the relationship between the elapsed time after intravenous injection of ICG and the ICG concentration in the blood flow under the pulmonary pleura. FIG. 12 is a block configuration diagram showing an outline of an internal configuration of an image processing circuit provided in the processor of the infrared observation system of the present embodiment. FIG. 13 shows an example of an image analysis display that is displayed as a result of processing by the image processing circuit, and is a diagram in which the ICG dye amount (color density) after intravenous injection of ICG is displayed as a thoracoscopic image. FIG. 14 is a diagram showing another example of image analysis display displayed as a result of processing by the image processing circuit. FIG. 15 is a diagram illustrating another example of an image analysis display displayed as a result of processing by the image processing circuit, and a display example when an emphysematous change is evaluated with a time delay. FIG. 16 shows an example of means for fixing the observation range in thoracoscopic surgery using the above-described infrared observation system for emphysema and pneumothorax, and is a part of the observation device (thoracoscope) connected and fixed to the operating table. It is a figure which shows the scope holder which hold | maintains and fixes.

本発明の一実施形態の赤外観察システムである赤外内視鏡システムの一部を構成する内視鏡装置1は、図1に示すように観察用の照明光束を発するための光源手段である光源装置7と、体腔内に挿入するためのスコープ2と、このスコープ2に設けられる撮像素子(CCD)15によって取得される画像信号を受けて所定の信号処理を施すプロセッサ3と、このプロセッサ3から出力される表示用の画像信号を受けて画像を表示する表示装置であるモニター4と、例えばデジタル形式の画像信号を記録するデジタルファイリング装置や画像を写真として記録する写真撮影装置等の周辺装置5等とによって主に構成される。   An endoscope apparatus 1 constituting a part of an infrared endoscope system, which is an infrared observation system according to an embodiment of the present invention, is a light source means for emitting an illumination light beam for observation as shown in FIG. A light source device 7, a scope 2 for insertion into a body cavity, a processor 3 that receives an image signal acquired by an imaging device (CCD) 15 provided in the scope 2 and performs predetermined signal processing, and the processor 3. A monitor 4 that is a display device that receives an image signal for display output from 3 and displays an image, and a digital filing device that records a digital image signal, a photography device that records an image as a photograph, and the like It is mainly composed of the device 5 and the like.

光源装置7は、光を放射するキセノンランプ等の照明部材であるランプ8と、このランプ8の照明光路上に設けられ透過波長を制限する赤外可視切替フイルタ9と、この赤外可視切替フイルタ9の切り替え駆動をおこなうモーター10と、透過させる光の波長帯域を制限する複数のフイルタを備えたRGB回転フイルタ11と、このRGB回転フイルタ11を回転駆動するモーター12と、ランプ8の照射光量を制限する照明光絞り13と、赤外可視切替フイルタ9を切り替えるためのに指示信号等を発生させるフイルタ切替スイッチ(SW)16等を備えて構成されている。   The light source device 7 includes a lamp 8 that is an illumination member such as a xenon lamp that emits light, an infrared-visible switching filter 9 that is provided on the illumination optical path of the lamp 8 and limits a transmission wavelength, and the infrared-visible switching filter. 9, a motor 10 that performs switching driving, an RGB rotary filter 11 that includes a plurality of filters that limit the wavelength band of light to be transmitted, a motor 12 that rotationally drives the RGB rotary filter 11, and an irradiation light amount of the lamp 8. The illumination light stop 13 to be limited and the filter changeover switch (SW) 16 for generating an instruction signal or the like for switching the infrared / visible changeover filter 9 are provided.

スコープ2は、光源装置7からの照明光を当該スコープ2の先端部まで伝送するライトガイドファイバー14と、被写体からの光を撮像する撮像手段であり例えば電荷結合素子(CCD;Charge Coupled Device)等の固体撮像素子(以下、単に撮像素子と略記する)15を含む撮像装置等を備えて構成されている。   The scope 2 is a light guide fiber 14 that transmits illumination light from the light source device 7 to the distal end portion of the scope 2 and an imaging unit that images light from the subject, for example, a charge coupled device (CCD). The image pickup apparatus includes a solid-state image sensor (hereinafter simply referred to as an image sensor) 15.

また、スコープ2の手元側に設けられる操作部(図示せず)には、使用者が容易に押すことができる位置に周辺装置5を用いて画像等の記録動作を実行させる指示信号を発生させるレリーズスイッチ(SW)17と、画像解析処理の設定をおこなう指示信号を発生させる画像処理設定スイッチ(SW)19等が配設されている。   In addition, an operation signal (not shown) provided on the hand side of the scope 2 generates an instruction signal for executing a recording operation such as an image using the peripheral device 5 at a position where the user can easily press it. A release switch (SW) 17 and an image processing setting switch (SW) 19 for generating an instruction signal for setting image analysis processing are disposed.

なお、画像処理設定スイッチ19を用いておこなう画像解析処理の設定は、図5に示す手順に沿っておこなうことになる。   Note that the setting of image analysis processing performed using the image processing setting switch 19 is performed according to the procedure shown in FIG.

ここで、本実施形態の赤外内視鏡システムにおける内視鏡装置1(図1参照)による画像解析処理の設定手順を図5を用いて以下に簡単に説明する。   Here, the setting procedure of the image analysis processing by the endoscope apparatus 1 (see FIG. 1) in the infrared endoscope system of the present embodiment will be briefly described below with reference to FIG.

画像解析処理の設定は、当該内視鏡装置1の実際の使用を開始するのに先だって、まず実行される処理である。内視鏡装置1の電源がオン状態とされ、使用を開始し得る状態(準備状態)にある時に、上述の画像処理設定スイッチ19を操作することで任意の設定をおこなう。   The setting of the image analysis process is a process that is first executed before actual use of the endoscope apparatus 1 is started. When the power supply of the endoscope apparatus 1 is turned on and is in a state where it can be used (preparation state), an arbitrary setting is performed by operating the image processing setting switch 19 described above.

内視鏡装置1が上述の準備状態にあるとき、CPU31(図1参照)は解析手法選択入力待機状態にある(図5のステップS1)。   When the endoscope apparatus 1 is in the above-described preparation state, the CPU 31 (see FIG. 1) is in an analysis method selection input standby state (step S1 in FIG. 5).

この解析手法選択入力待機状態において、使用者は画像処理設定スイッチ19を用いて各種の処理を任意に選択することができる。ここで選択し得る処理は、例えば
・時間分布(1)処理:ICG濃度がピーク値(図11の符号N1,B1,E1,E2参照)に到達するまでの時間を検知することによって目的部位が正常であるか異常であるかを検出する処理(図5のステップS2)。
In this analysis technique selection input standby state, the user can arbitrarily select various processes using the image processing setting switch 19. The processing that can be selected here is, for example: Time distribution (1) processing: The target site is detected by detecting the time until the ICG concentration reaches the peak value (see the symbols N1, B1, E1, and E2 in FIG. 11). Processing for detecting whether it is normal or abnormal (step S2 in FIG. 5).

この処理が選択されると、次のステップS3の処理において、閾値の設定入力操作の待機状態になる。ここで使用者は任意に設定時間(例えば秒時(sec.))を入力する。その後、画像解析処理がなされる。その結果は、ステップS15においてモニター4の表示画面上に表示される。   When this process is selected, the process enters a standby state for a threshold setting input operation in the next step S3. Here, the user arbitrarily inputs a set time (for example, second time (sec.)). Thereafter, image analysis processing is performed. The result is displayed on the display screen of the monitor 4 in step S15.

・時間分布(2)処理:ICGの描出時間、すなわちICGの描出開始時点(最小濃度限度値(図11の符号Ns,Bs,E1s,E2s))からICGの描出終了時点(図11の符号END)までの時間を検出することによって目的部位が正常であるか異常であるかを検出する処理(図5のステップS4)。 Time distribution (2) processing: ICG rendering time, that is, ICG rendering start time (minimum concentration limit value (code Ns, Bs, E1s, E2s in FIG. 11)) to ICG rendering end time (code END in FIG. 11) ) To detect whether the target site is normal or abnormal (step S4 in FIG. 5).

この処理が選択されると、正常部位と指定領域との比較処理が実行される(図5のステップS5)。なお、これに先立ち、使用者は解析領域の指定を所定の入力手段を用いておこなっておく。   When this process is selected, a comparison process between the normal part and the designated area is executed (step S5 in FIG. 5). Prior to this, the user designates the analysis area using a predetermined input means.

その後、画像解析処理がなされる。その結果は、ステップS15においてモニター4の表示画面上に表示される。   Thereafter, image analysis processing is performed. The result is displayed on the display screen of the monitor 4 in step S15.

・ICG量による表示(1)処理:所定の時間が経過した後におけるICGの描出状態の静止画像データに基づいく画像解析結果を表示する処理(図5のステップS6)。 Display based on ICG amount (1) process: a process of displaying an image analysis result based on still image data in an ICG rendering state after a predetermined time has elapsed (step S6 in FIG. 5).

この処理が選択されると、CPU31は処理選択入力待機状態になる。ここで、使用者は所定の入力手段を用いて所望の処理(A処理またはB処理)を選択する(図5のステップS7)。   When this process is selected, the CPU 31 enters a process selection input standby state. Here, the user selects a desired process (A process or B process) using a predetermined input means (step S7 in FIG. 5).

ここで選択し得る処理のうちA処理は、例えば正常部位のICG描出が最大濃度(ピーク値)となった時点(図11の符号N1)、または次の処理ステップで任意に設定した時間経過後の目的部位の状態を表示する処理である。   Of the processes that can be selected here, the process A is, for example, when the ICG rendering of the normal site reaches the maximum concentration (peak value) (reference numeral N1 in FIG. 11), or after the time set arbitrarily in the next processing step. This is a process for displaying the state of the target part.

また、B処理は、例えば正常部位のICGの描出開始時点(図11の符号Ns)から予め設定される所定の時間α(sec.)経過後(符号Ns+α(sec.))の目的部位の状態を表示する処理である。   Further, the B process is performed, for example, on the state of the target part after a predetermined time α (sec.) Elapses (symbol Ns + α (sec.)) From the ICG rendering start time (symbol Ns in FIG. 11) of the normal part Is a process of displaying.

上述のA処理が選択された場合には、ICG最大濃度の場合は自動的に時間が設定されるが、任意に設定する場合は、ステップS8では使用者による時間設定入力がおこなわれる。また、B処理が選択された場合には、ステップS9において、所定の時間α(sec.)の設定処理がおこなわれる。   When the above-described process A is selected, the time is automatically set in the case of the ICG maximum density. However, in the case where it is arbitrarily set, the time is input by the user in step S8. When the process B is selected, a setting process for a predetermined time α (sec.) Is performed in step S9.

その後、これらに基づいて所定の画像解析処理がなされる。その結果は、ステップS15においてモニター4の表示画面上に表示される。   Thereafter, a predetermined image analysis process is performed based on these. The result is displayed on the display screen of the monitor 4 in step S15.

・ICG量による表示(2)処理(図5のステップS10)では、ICGの描出が最大濃度(ピーク値)となったときの状態、例えば目的部位の観察範囲内において各部位毎のICG描出が最大濃度(ピーク値)となった時点(図11の符号N1,B1,E1,E2)における描出状態の画像解析をおこなう処理(A処理;図5のステップS12)。または、正常部位のICG描出が最大濃度(ピーク値)となった時点における静止画像データに基づいて、正常部位と指定領域との比較をおこなう画像解析処理(B処理;図5のステップS13)がおこなわれる。 -Display by ICG amount (2) In the processing (step S10 in FIG. 5), when the ICG rendering reaches the maximum concentration (peak value), for example, the ICG rendering for each part within the observation range of the target part is performed. Processing for performing image analysis of the rendering state at the time when the maximum density (peak value) is reached (reference numerals N1, B1, E1, E2 in FIG. 11) (A processing; step S12 in FIG. 5). Alternatively, an image analysis process (B process; step S13 in FIG. 5) for comparing the normal part with the designated area based on still image data at the time when the ICG depiction of the normal part reaches the maximum density (peak value). It is carried out.

ここで、いずれの処理を選択するかは使用者が任意に選択入力をおこなって決める(図5のステップS11)。その後、画像解析処理がなされる。その結果は、ステップS15においてモニター4の表示画面上に表示される。   Here, which process is to be selected is arbitrarily determined by the user (step S11 in FIG. 5). Thereafter, image analysis processing is performed. The result is displayed on the display screen of the monitor 4 in step S15.

プロセッサ3は、A/D変換回路やカラーバランス補正回路等を内部に有するプリプロセス回路20と、セレクト回路23と、3つの同時化メモリ24r,24g,24bと、画像解析手段である画像処理回路25と、色調調整回路26と、3つのD/A変換回路27r,27g,27bと、符号化回路28と、調光回路29と、露光時間制御回路30と、本プロセッサ3の各回路を統括的に制御するCPU31等を備えて構成されている。   The processor 3 includes a preprocess circuit 20 having an A / D conversion circuit, a color balance correction circuit, and the like, a select circuit 23, three simultaneous memories 24r, 24g, and 24b, and an image processing circuit that is an image analysis unit. 25, a color tone adjustment circuit 26, three D / A conversion circuits 27r, 27g, and 27b, an encoding circuit 28, a light control circuit 29, an exposure time control circuit 30, and each circuit of the processor 3. CPU31 etc. which control it automatically are comprised.

CPU31からは、本プロセッサ3の各部に対して所定の制御信号が出力されるようになっている。これにより、CPU31は当該プロセッサ3を構成する各回路を制御するようになっている。   A predetermined control signal is output from the CPU 31 to each part of the processor 3. Thereby, the CPU 31 controls each circuit constituting the processor 3.

また、CPU31からは、デジタルファイリング装置や写真撮影装置等の周辺装置5に対して画像記録動作を指示する制御信号である画像記録指示信号が出力されるようになっている。さらに、CPU31からは、赤外可視切替フイルタ9の切替動作を光源装置7に対して指示する制御信号であるフイルタ切替指示信号等を出力されるようになっている。   In addition, the CPU 31 outputs an image recording instruction signal that is a control signal for instructing an image recording operation to the peripheral device 5 such as a digital filing device or a photography device. Further, the CPU 31 outputs a filter switching instruction signal, which is a control signal for instructing the light source device 7 to perform the switching operation of the infrared / visible switching filter 9.

このように構成される本実施形態の内視鏡装置1の作用を以下に説明する。   The operation of the endoscope apparatus 1 of the present embodiment configured as described above will be described below.

図1に示すように、光源装置7のランプ8からは、可視領域及び近赤外領域を含む波長領域の光が放射される。ランプ8から放射された光は、赤外可視切替フイルタ9と照明光絞り13とRGB回転フイルタ11とのそれぞれを順次通過してスコープ2のライトガイドファイバー14に入射する。   As shown in FIG. 1, light in a wavelength region including a visible region and a near infrared region is emitted from the lamp 8 of the light source device 7. The light emitted from the lamp 8 sequentially passes through the infrared / visible switching filter 9, the illumination light stop 13, and the RGB rotary filter 11 and enters the light guide fiber 14 of the scope 2.

赤外可視切替フイルタ9は、図2や図4A及び図4Bに示すように可視光のみを透過する通常観察用の可視光透過フイルタ35と、赤外観察に用いる近赤外領域の光を透過する赤外光透過フイルタ36との2つのフイルタを有している。そして、光源装置7の前面パネルに配設されるフイルタ切替スイッチ16の操作によって可視光透過フイルタ35と赤外光透過フイルタ36とのいずれか一方を選択すると、モーター10の駆動力が駆動して赤外可視切替フイルタ9を回動させる。これによって、光路上に挿入されるフイルタの切り替えをおこなわれる。ここで、可視光透過フイルタ35は、可視領域の波長の光を透過するように形成されているものである。また、赤外光透過フイルタ36は、近赤外領域の波長の光を透過するように形成されているものである。   As shown in FIG. 2, FIG. 4A and FIG. 4B, the infrared / visible switching filter 9 transmits a visible light transmitting filter 35 for normal observation that transmits only visible light, and transmits light in the near infrared region used for infrared observation. And two filters, an infrared light transmitting filter 36. When either one of the visible light transmitting filter 35 and the infrared light transmitting filter 36 is selected by operating the filter selector switch 16 disposed on the front panel of the light source device 7, the driving force of the motor 10 is driven. The infrared visible switching filter 9 is rotated. As a result, the filter inserted in the optical path is switched. Here, the visible light transmission filter 35 is formed so as to transmit light having a wavelength in the visible region. The infrared light transmission filter 36 is formed so as to transmit light having a wavelength in the near infrared region.

照明光絞り13は、プロセッサ3の調光回路29から出力される調光信号に応じて、光源装置7から出射される光束の光量を制限し、撮像素子15で撮像される画像に飽和が生じないようにするために設けられているものである。   The illumination light diaphragm 13 limits the amount of light emitted from the light source device 7 in accordance with the dimming signal output from the dimming circuit 29 of the processor 3, and saturation occurs in the image captured by the image sensor 15. It is provided in order not to exist.

RGB回転フイルタ11には、図4に示すように、透過させる光の波長帯域を制限するRフイルタ37とGフイルタ38とBフイルタ39との3つのフイルタが配置されている。そして、モーター12は、プロセッサ3から送られる同期信号発生器が発生させるタイミング信号によって回転駆動される。これによって、異なる波長帯域の光が順次透過する。   As shown in FIG. 4, the RGB rotary filter 11 includes three filters, an R filter 37, a G filter 38, and a B filter 39 that limit the wavelength band of light to be transmitted. The motor 12 is rotationally driven by a timing signal generated by a synchronization signal generator sent from the processor 3. Thereby, light of different wavelength bands is sequentially transmitted.

Rフイルタ37とGフイルタとBフイルタは、図4C及び図4D及び図4Eに示すように可視領域の波長では、それぞれが赤色,緑色,青色の光束を透過する。つまり、可視光透過フイルタ35が光路に挿入されている場合には、RGB回転フイルタ11は、赤色,緑色,青色の光を順次透過する。   As shown in FIGS. 4C, 4D, and 4E, the R filter 37, the G filter, and the B filter respectively transmit red, green, and blue light beams at wavelengths in the visible region. In other words, when the visible light transmission filter 35 is inserted in the optical path, the RGB rotation filter 11 sequentially transmits red, green, and blue light.

そして、Rフイルタ37,Gフイルタ38,Bフイルタ39は、図4に示すように可視領域の波長の光ばかりでなく、近赤外領域の波長の光をも透過する。したがって、赤外光透過フイルタ36が光路に挿入されている場合には、赤色,緑色,青色の代わりに所定の波長の光束を透過する。この場合において、例えばRフイルタ37rは、赤色の光及び近赤外側の波長805nm±15nmを透過させ,Gフイルタ37は、緑色の光及び近赤外領域の波長805nm±15nmを透過させ,Bフイルタ37は、青色の光及び波長930nm±20nmの帯域の光がそれぞれ透過させる。   The R filter 37, the G filter 38, and the B filter 39 transmit not only light having a wavelength in the visible region but also light having a wavelength in the near infrared region, as shown in FIG. Therefore, when the infrared light transmission filter 36 is inserted in the optical path, a light beam having a predetermined wavelength is transmitted instead of red, green, and blue. In this case, for example, the R filter 37r transmits red light and a wavelength of 805 nm ± 15 nm on the near infrared side, and the G filter 37 transmits green light and a wavelength of 805 nm ± 15 nm in the near infrared region, and the B filter. 37 transmits blue light and light in a wavelength band of 930 nm ± 20 nm, respectively.

つまり、図4C,図4D,図4Eに示すように赤外可視切替フイルタ9の通常観察用の可視光透過フイルタ35が選択された場合には、符号Aで示す波長領域がスコープ2のライトガイドファイバー14に入射する。また、赤外可視切替フイルタ9赤外観察用の赤外光透過フイルタ36が選択された場合には、符号Bで示す波長領域がスコープ2のライトガイドファイバー14に入射する。   That is, when the visible light transmission filter 35 for normal observation of the infrared / visible switching filter 9 is selected as shown in FIGS. 4C, 4D, and 4E, the wavelength region indicated by the symbol A is the light guide of the scope 2. The light enters the fiber 14. In addition, when the infrared light transmission filter 36 for infrared observation is selected, the wavelength region indicated by symbol B is incident on the light guide fiber 14 of the scope 2.

こうしてライトガイドファイバー14に入射した光束は、スコープ2の先端から出射されて消化管等の被写体に向けて照射される。そして、スコープ2の先端部に設けられる撮像素子15は、被写体によって散乱し反射された光を受光する。この撮像素子15は、RGB回転フイルタ11の回転に同期して駆動制御がなされる。これにより、Rフイルタ37とGフイルタ38とBフイルタ39との各照射光に対応する画像信号が順次プロセッサ3に向けて出力される。   The light beam incident on the light guide fiber 14 is emitted from the distal end of the scope 2 and is irradiated toward a subject such as the digestive tract. The imaging element 15 provided at the distal end portion of the scope 2 receives light scattered and reflected by the subject. The image sensor 15 is driven and controlled in synchronization with the rotation of the RGB rotary filter 11. As a result, image signals corresponding to the irradiation lights of the R filter 37, the G filter 38, and the B filter 39 are sequentially output to the processor 3.

なお、撮像素子15には、電荷の蓄積時間を調整するための手段であっていわゆる電子シャッタ(図示せず)が組み込まれている。この電子シャッタは、電荷の掃き出しから読み出しまでの時間を調整することによって得られる画像の露光時間を調整する。   Note that the image pickup device 15 incorporates a so-called electronic shutter (not shown) as means for adjusting the charge accumulation time. This electronic shutter adjusts the exposure time of an image obtained by adjusting the time from charge sweep-out to readout.

プロセッサ3に入力した画像信号は、プリプロセス回路20においてアナログ信号からデジタル信号への変換処理等の所定の信号処理が施された後、セレクト回路23を介して3つの同時化メモリ24r,24g,24bへ選択的に記憶される。   The image signal input to the processor 3 is subjected to predetermined signal processing such as conversion from an analog signal to a digital signal in the preprocess circuit 20, and then the three simultaneous memories 24 r, 24 g, 24b is selectively stored.

各同時化メモリ24r,24g,24bに記憶された画像信号は、同時に読み出されることによってRフイルタ37及びGフイルタ38及びBフイルタ39が順次光路に挿入されているタイミングの画像信号(いわゆる面順次画像信号)の同時化処理がおこなわれる。   The image signals stored in each of the synchronization memories 24r, 24g, and 24b are read at the same time so that the R filter 37, the G filter 38, and the B filter 39 are sequentially inserted into the optical path (so-called frame sequential image). Signal) is synchronized.

調光回路29には、プリプロセス回路20からの出力信号が入力される。この調光回路29は、入力された画像信号の大きさに応じて得られる画像の明るさをおおよそ一定に保つための調光信号を作成する。この調光信号は、光源装置7の照明光絞り13を制御することで光源装置7から出射される光量を調整する。なお、調光回路29は、CPU31からの所定の制御信号によって制御されるようになっている。   An output signal from the preprocess circuit 20 is input to the dimming circuit 29. The dimming circuit 29 creates a dimming signal for keeping the brightness of an image obtained according to the magnitude of the input image signal approximately constant. This dimming signal adjusts the amount of light emitted from the light source device 7 by controlling the illumination light stop 13 of the light source device 7. The light control circuit 29 is controlled by a predetermined control signal from the CPU 31.

また、露光時間制御回路30には、プリプロセス回路20からの出力信号が入力される。この露光時間制御回路30は、入力される画像信号の大きさに応じて得られる画像の明るさをおおよそ一定に保つために、撮像素子15の電子シャッタの露光時間を制御する電子シャッタ制御信号を出力する。   Further, an output signal from the preprocess circuit 20 is input to the exposure time control circuit 30. The exposure time control circuit 30 generates an electronic shutter control signal for controlling the exposure time of the electronic shutter of the image sensor 15 in order to keep the brightness of the image obtained according to the magnitude of the input image signal approximately constant. Output.

つまり、露光時間制御回路30は、露光時間が最大になるようにCPU31からの所定の制御信号によって露光時間の制御をおこなうようになっている。   That is, the exposure time control circuit 30 controls the exposure time by a predetermined control signal from the CPU 31 so that the exposure time is maximized.

上述したように同時化メモリ24r,24g,24bから出力された画像信号は、画像処理回路25及び色調調整回路26にて画像処理及び色調調整処理が施される。その後、R,G,Bそれぞれの信号は、3つのD/A変換回路27r,27g,27bにてアナログ信号に変換されてモニター4へと出力される。このモニター4において被写体の画像が表示される。また、周辺装置5に対しては、符号化回路28にて符号化処理が施された画像信号が出力され、例えばCPU31からの画像記録指示信号等に応じてそれぞれの装置において画像信号記録処理等がなされる。   As described above, the image signals output from the synchronization memories 24r, 24g, and 24b are subjected to image processing and color tone adjustment processing by the image processing circuit 25 and the color tone adjustment circuit 26. Thereafter, the R, G, and B signals are converted into analog signals by the three D / A conversion circuits 27r, 27g, and 27b and output to the monitor 4. An image of the subject is displayed on the monitor 4. The peripheral device 5 outputs an image signal that has been encoded by the encoding circuit 28. For example, the image signal recording process or the like is performed in each device in accordance with an image recording instruction signal from the CPU 31, for example. Is made.

本実施形態においては、赤外光観察時のモニター4上にはR成分(赤色成分),G成分(緑色成分)として805nmの波長が、B成分(青色成分)として930nmの波長が表示される。図6に示すグラフはICGの透過特性を示している。この図6に示すグラフにおいて、横軸は波長を、縦軸は透過率をあらわしている。ここで、透過率が低くなっている波長は、ICGによる光の吸収が大きいことを示している。ICG単独では、吸収の最も大きい(透過率が最も低い)波長は800nmより少し短波長側である。しかし、生体内に投与されたICGは、血清蛋白質と急速に結合し光学的に安定化され、最大吸収波長は水溶液の波長785nmから直ちに波長805nmに移行する特性をもっている。このため、図6において血中ICGは波長805nmにて透過率が最も低くなることを示している。したがって、赤外光観察時のR成分(赤色成分),G成分(緑色成分)は効率的にICGへ吸収され、805nmの波長の反射成分は極めて小さくなる。一方、B成分(青色成分)を割り当てた930nm付近の波長では、図6に示すようにICGによる光の吸収は少ない。   In this embodiment, a wavelength of 805 nm is displayed as an R component (red component) and a G component (green component) and a wavelength of 930 nm is displayed as a B component (blue component) on the monitor 4 at the time of infrared light observation. . The graph shown in FIG. 6 shows the transmission characteristics of ICG. In the graph shown in FIG. 6, the horizontal axis represents wavelength and the vertical axis represents transmittance. Here, the wavelength at which the transmittance is low indicates that the absorption of light by ICG is large. With ICG alone, the wavelength with the largest absorption (lowest transmittance) is slightly shorter than 800 nm. However, ICG administered in vivo rapidly binds to serum proteins and is optically stabilized, and has a characteristic that the maximum absorption wavelength immediately shifts from the wavelength of 785 nm of the aqueous solution to the wavelength of 805 nm. Therefore, FIG. 6 shows that blood ICG has the lowest transmittance at a wavelength of 805 nm. Therefore, the R component (red component) and G component (green component) during infrared light observation are efficiently absorbed by the ICG, and the reflection component having a wavelength of 805 nm is extremely small. On the other hand, at a wavelength near 930 nm to which the B component (blue component) is assigned, light absorption by ICG is small as shown in FIG.

したがって、被写体にICGが静脈注射してある状態であれば、波長805nmの画像は光がICGに吸収されることにより血管部が暗くなりコントラストの高い画像になる。これに対して、波長930nmの画像は光のICGによる吸収が少ないために血管部もあまり暗くならないのでコントラストの低い画像となる。   Accordingly, if ICG is intravenously injected into the subject, an image with a wavelength of 805 nm becomes a high-contrast image because the blood vessel portion becomes dark due to light being absorbed by the ICG. On the other hand, an image with a wavelength of 930 nm is an image with low contrast because the blood vessel portion does not become so dark because the absorption of light by ICG is small.

上述したように波長805nmは、モニター4のG成分及びR成分に割り当てられており、波長930nmは、モニター4のB成分に割り当てられている。このことから、モニター4上ではICGによる吸収の結果、血管部が青く染まった画像が観察される。   As described above, the wavelength 805 nm is assigned to the G component and the R component of the monitor 4, and the wavelength 930 nm is assigned to the B component of the monitor 4. From this, on the monitor 4, an image in which the blood vessel portion is stained blue as a result of absorption by ICG is observed.

さらに、静脈内に投与されたICGは血中から選択的に肝臓に摂取され、腸肝循環や腎からの排泄なく、肝より遊離の形で胆汁中に排泄されるため、時間経過と共に血中濃度は低下していく。   Furthermore, intravenously administered ICG is selectively taken into the liver from the blood, and excreted in the bile in a free form from the liver without excretion from the enterohepatic circulation or kidneys. The concentration decreases.

図7において、ICG投与時間と血中濃度の関係を示している。この図7に示すように、指数関数的に血中濃度は下降する。そのために、描出までの時間遅延と相関して画像上に描出される青色(血管部の描画色)は薄くなっていくものと考えられる。なお、図7においては、例えば体重当たり0.5mg/kgのICGを投与した場合の血中濃度(mg/dl)を示している。   FIG. 7 shows the relationship between ICG administration time and blood concentration. As shown in FIG. 7, the blood concentration decreases exponentially. For this reason, it is considered that blue (drawing color of the blood vessel portion) drawn on the image becomes thinner in correlation with the time delay until drawing. In FIG. 7, for example, blood concentration (mg / dl) when 0.5 mg / kg ICG per body weight is administered is shown.

一方、胸腔鏡において肺を観察する場合には、以下のようになる。   On the other hand, when observing the lung with a thoracoscope, it is as follows.

図8は、肺組織の一部を拡大して示す要部拡大概略図であって、正常肺の部位と気腫性変化をきたしている部位とを概念的に示している。   FIG. 8 is an enlarged schematic view of a main part showing a part of lung tissue in an enlarged manner, and conceptually shows a part of normal lung and a part causing emphysematous change.

通常の場合、正常肺61においては組織の密度も高く肺表面の血流も豊富である。一方、気腫性変化を来している部位(気腫肺という)62a,62bでは血流が疎であり、さらには 気腫 (Bulla) 62a,62b内には血流が無いため、ICG併用により血流を可視化した場合には、気胸の原因となる気腫肺62の部分はICGの色が描出されない。この場合において、観察光として用いる赤外光は図9に示すように組織透過性が高いため、従来の可視光による観察に比べて肺表面より深部の血流を可視化することが可能になる。つまり、図9に示すように可視域の波長(B,G,R)に比べて赤外光(IR)は、組織透過性が高く、可視域の波長より深部へと光が到達する。   Normally, the normal lung 61 has a high tissue density and abundant blood flow on the lung surface. On the other hand, since blood flow is sparse in the areas where emphysematous changes have occurred (called emphysema lungs) 62a and 62b, and there is no blood flow in emphysema (Bulla) 62a and 62b, it is combined with ICG. When the blood flow is visualized by the above, the color of ICG is not drawn in the part of emphysema lung 62 that causes pneumothorax. In this case, since infrared light used as observation light has high tissue permeability as shown in FIG. 9, blood flow deeper than the lung surface can be visualized as compared with conventional observation using visible light. That is, as shown in FIG. 9, infrared light (IR) has higher tissue permeability than visible wavelengths (B, G, R), and light reaches deeper than visible wavelengths.

このことから、赤外光(IR)を用いれば、通常光(可視光;可視域の波長R,G,B)では描出され得なかった肺表面よりも下側に隠れている微小な気腫 (Bulla) 62b(図8参照)までをも画像として描出することができるようになる。   For this reason, if infrared light (IR) is used, minute emphysema hidden below the lung surface that could not be visualized with normal light (visible light; visible wavelengths R, G, B). (Bulla) Up to 62b (see FIG. 8) can be rendered as an image.

なお、図8において、符号63は動脈を、符号64は静脈を、符号65は胸膜を、符号66は肺胞を、符号67は毛細管叢を、それぞれ示している。   In FIG. 8, reference numeral 63 indicates an artery, reference numeral 64 indicates a vein, reference numeral 65 indicates a pleura, reference numeral 66 indicates an alveoli, and reference numeral 67 indicates a capillary plexus.

また、これまでの基礎的研究の結果によれば、ICGの描出について、正常部位に比べて気腫性変化のある部位は、十数秒〜数十秒程度遅れて描出されることが病理学的にも照明できることが明らかとなっている。   In addition, according to the results of basic research so far, it is pathological that ICG is rendered with a delay of about ten to several tens of seconds in areas with emphysematous changes compared to normal areas. It is clear that it can also be illuminated.

図10は、PPE (Porcine Pancreatic Elastase) と呼ばれる酵素を、犬に対して注入することで人工的に作成した肺気腫モデル及び正常部位の肺組織像を示している。このうち、(A)は正常組織像を示している。また(B)はPPE注入後、0日経過後の肺組織像を、(C)はPPE注入後、18日経過後の肺組織像を、(D)はPPE注入後、33日経過後の肺組織像を、それぞれ示している。なお、(A)は40倍の倍率の画像であり、(B),(C),(D)は100倍の倍率の画像である。   FIG. 10 shows an pulmonary emphysema model artificially created by injecting an enzyme called PPE (Porcine Pancreatic Elastase) into a dog and a lung tissue image of a normal site. Among these, (A) shows a normal tissue image. (B) shows lung tissue images after the lapse of 0 days after PPE injection, (C) shows lung tissue images after 18 days after PPE injection, and (D) shows lung tissue images after 33 days after PPE injection. Respectively. Note that (A) is an image with a magnification of 40 times, and (B), (C), and (D) are images with a magnification of 100 times.

この肺組織に対してICGを静脈注射した後、約15秒程度の遅れをもって二波長赤外光観察下にてICGが描出されたエリアの組織像(B),(C),(D)は、正常組織(A)と比較して、肺胞構造の破壊を伴う肺気腫の組織像が認められることが明らかである。   After intravenous injection of ICG to this lung tissue, tissue images (B), (C), (D) of the area where the ICG was depicted under a two-wavelength infrared light observation with a delay of about 15 seconds In comparison with the normal tissue (A), it is clear that a histological image of emphysema accompanied by destruction of alveolar structure is observed.

さらに、肺は加齢と共に塵粉沈着が認められるために、胸腔内観察において複数の波長の赤外光を利用して、血流情報に疑似的な色を割り当てることで塵粉の影響を受けずにより明瞭に気腫部位を描出することが可能になる。なお、単一波長の場合はモノクロ画像となるため、塵粉と正常肺や気腫肺の濃淡との区別がつき難い傾向がある。   Furthermore, since dust deposition is observed with age, lungs are affected by dust by assigning pseudo colors to blood flow information using infrared light of multiple wavelengths in intrathoracic observation. The emphysema site can be depicted more clearly. In the case of a single wavelength, since it is a monochrome image, there is a tendency that it is difficult to distinguish between dust particles and the density of normal lung and emphysema lung.

図11は、ICG静脈注射後の経過時間と肺胸膜下の血流中のICG濃度との関係を示すグラフである。この図11において、5つの曲線は、山の高い方から順に、代表的な正常肺(実線)、正常肺と気腫肺との境界にある肺(破線)、代表的な気腫肺の三例(実線)のようすを示し、それぞれの各々の部位におけるICGの描出が最大濃度となるICG色素最大値(N1,B1,E1,E2,E3)を示したものである。   FIG. 11 is a graph showing the relationship between the elapsed time after intravenous injection of ICG and the ICG concentration in the blood flow under the pulmonary pleura. In FIG. 11, the five curves are, in order from the top of the mountain, representative normal lung (solid line), lungs at the boundary between normal lung and emphysema lung (dashed line), and representative emphysema lung. The example (solid line) is shown, and the ICG dye maximum values (N1, B1, E1, E2, E3) at which the drawing of ICG at each site is the maximum density are shown.

ICGの描出までの時間が長いほど、気腫化が進んだ部位であり、描出までの時間を要する傾向が示されている。このことから最大色素量も少なくなる傾向がわかる。   It is shown that the longer the time until the rendering of ICG, the more the emphysema progressed, and the longer the time required for rendering. This shows that the maximum dye amount tends to decrease.

したがって、赤外光観察にて、肺表面の色濃度、濃度変化の時間により気腫肺と正常肺とを判別することが可能である。   Therefore, it is possible to discriminate emphysema lungs from normal lungs based on the color density of the lung surface and the time of density change in infrared light observation.

次に、画像処理回路25の作用を図12のブロック構成図を用いて、以下に説明する。   Next, the operation of the image processing circuit 25 will be described below with reference to the block diagram of FIG.

同時化メモリ24r,24g,24bから出力された画像信号(RGB信号)は、画像処理をおこなう最初のフレームでは第1セレクタ25aにより色素量最大の色を記憶するフレームメモリ25cに取り込まれる。   The image signals (RGB signals) output from the synchronization memories 24r, 24g, and 24b are taken into the frame memory 25c that stores the color with the maximum dye amount by the first selector 25a in the first frame for image processing.

なお、ここで最初のフレーム指定(画像処理の開始)は、図1のスコープ2の操作部のレリーズスイッチ(SW)17をICG注入と同時に押すことでおこなえばよい。また、これとは別に、画面内でICGが描出された時点で自動的におこなうようにしてもよい。   Here, the first frame designation (start of image processing) may be performed by pressing the release switch (SW) 17 of the operation unit of the scope 2 in FIG. 1 simultaneously with the ICG injection. Alternatively, it may be performed automatically when the ICG is drawn on the screen.

次いで、第1色素量算出回路25dにて次に続くフレームの各位置における色素量が計算されると共に、第2色素量算出回路25eにてフレームメモリ25cに記憶されたフレームの各位置の色素量が計算される。そして、この両者が比較回路25fにて比較され、濃度が濃くなる方向に変化した位置については、フレームメモリに記憶される色情報(RGB)が更新される。また、濃度が薄くなる方向に変化した場合には色情報は更新されない。   Next, the dye amount at each position of the next frame is calculated by the first dye amount calculating circuit 25d, and the dye amount at each position of the frame stored in the frame memory 25c by the second dye amount calculating circuit 25e. Is calculated. Then, both are compared by the comparison circuit 25f, and the color information (RGB) stored in the frame memory is updated at the position where the density is changed in the increasing direction. Also, the color information is not updated when the density changes in a decreasing direction.

以降、同様の手順でフレームメモリの各点において色情報の比較及び色情報の更新がおこなわれる。これにより最終的には、出力Aから画像処理時間中の最も色素の多い状態の画像が出力される。これと同時に、色調調整回路26に対しては、RGB信号が図12に示す出力Cとして直接出力されるようになっている。   Thereafter, color information is compared and color information is updated at each point of the frame memory in the same procedure. As a result, the image having the most pigment during the image processing time is finally output from the output A. At the same time, the RGB signal is directly output to the color tone adjustment circuit 26 as the output C shown in FIG.

図7に示すようにICG投与時間と血中濃度との関係は指数関数的に下降する傾向にあるのは、上述した通りである。そのために、描出までの時間遅延がある場合には、その時間遅延と相関関係をもってICG色素量が減少していくと考えられる。   As described above, the relationship between the ICG administration time and the blood concentration tends to decrease exponentially as shown in FIG. Therefore, when there is a time delay until rendering, it is considered that the amount of ICG dye decreases with a correlation with the time delay.

したがって、上述した画像処理回路25による処理をおこなうことによって、図11に示すICG静脈注射後の経過時間によらずに、その部位の血流中の最大ICG濃度(図11のピーク点における色情報)が表示されることになる。   Therefore, by performing the processing by the image processing circuit 25 described above, the maximum ICG concentration in the bloodstream of the part (the color information at the peak point in FIG. 11), regardless of the elapsed time after the ICG intravenous injection shown in FIG. ) Will be displayed.

図13は、このときのモニター4の表示画面における表示例を示すものである。この図13に示すようにICG色素量(色の濃さ)が胸腔鏡画像として表示されるため、気腫性変化を定量化し、ある閾値(例えば、波長930nmに割り当てた青色成分の割り合いが50%)で二値化表示することもできる。   FIG. 13 shows a display example on the display screen of the monitor 4 at this time. As shown in FIG. 13, since the ICG pigment amount (color density) is displayed as a thoracoscopic image, the emphysematous change is quantified, and the ratio of the blue component allocated to a certain threshold (for example, a wavelength of 930 nm) is determined. (50%) can also be binarized.

なお、閾値は予め設定しておいてもよい。また、後述するように図14に示すように画面上の所望の領域を指定して、その指定領域の平均色素量あるいは平均色素量を基準とした乖離幅に基づき閾値生成回路(特に図示せず)を用いて設定するようにしてもよい。   The threshold value may be set in advance. Further, as will be described later, as shown in FIG. 14, a desired area on the screen is designated, and a threshold value generation circuit (not shown) based on the average dye amount of the designated area or the deviation width based on the average dye quantity. ) May be used for setting.

所望の領域を指定するには、例えばキーボード(図示せず)またはマウス等のポインティングデバイス(図示せず)等を用いて、使用者が画面内の所望の座標等を指定することによりおこなう。なお、指定する領域は複数指定するようにしてもよい。   The desired area is designated by the user designating desired coordinates in the screen using a keyboard (not shown) or a pointing device (not shown) such as a mouse. A plurality of areas to be specified may be specified.

また、図14に示すように処理画像(Digitalized Image)Hを胸腔鏡の実画像(Normal Image)Gと同一画面内に並べて表示するようにしてもよい。なお、図14に示す例では、処理画像Hには、前述したように使用者により指定した指定領域Jを明示されるようにしている。また、同処理画像Hの近傍に、閾値を表わす線図が表示されるようにしている。   Further, as shown in FIG. 14, the processed image (Digitalized Image) H may be displayed side by side on the same screen as the actual image (Normal Image) G of the thoracoscope. In the example illustrated in FIG. 14, the processing image H is explicitly marked with the designated area J designated by the user as described above. Further, a diagram representing the threshold value is displayed in the vicinity of the processed image H.

さらに、これとは別に画像参照用の異なるモニターを用意して、この別モニターに処理画像を表示させるようにしてもよい。   In addition, a different monitor for image reference may be prepared separately, and the processed image may be displayed on this separate monitor.

ここで、ICG色素量(IICG)を求める式は、色素量算出回路(25d,25e)に入力される信号R,G,Bのそれぞれの大きさをRin,Gin,Binとすると、
IICG=Log(Bin/Rin)
で表わされる。
Here, the equation for obtaining the ICG dye amount (IICG) is as follows: Rin, Gin, Bin are the magnitudes of the signals R, G, B input to the dye amount calculation circuit (25d, 25e).
IICG = Log (Bin / Rin)
It is represented by

一方、気腫性変化を時間遅延のみで評価することも可能である。この場合には、以下の構成及び手順によりおこなえばよい。   On the other hand, emphysematous changes can be evaluated only by time delay. In this case, the following configuration and procedure may be performed.

すなわち、上述の図12によって説明した最大色素量の算出手順に加えて、さらにフレームメモリ25cの情報と比較するRGB信号は、比較回路25fにて濃度変化が上昇している場合のみ色発生回路25gにて色を割り当てて胸腔鏡画像を重畳させる。   That is, in addition to the procedure for calculating the maximum dye amount described with reference to FIG. 12 described above, the RGB signal to be compared with the information in the frame memory 25c is the color generation circuit 25g only when the density change is increased in the comparison circuit 25f. Assign the color and superimpose the thoracoscopic image.

つまり、上述の同時化メモリ24r,24g,24bから出力された画像信号(RGB信号)は、最大色素量の算出手順においてフレームの各点毎に色素量の比較がなされ、その結果が第2セレクタ25bへも入力される。   That is, the image signals (RGB signals) output from the above-described synchronization memories 24r, 24g, and 24b are compared for the amount of dye for each point of the frame in the procedure for calculating the maximum amount of dye, and the result is the second selector. Also input to 25b.

その一方で、基準のRGB信号に対して画像処理をおこなう最初のフレームからの時間(枚数)によって、一様に疑似色を発生させるような色発生回路25g入力される。最初のフレーム指定(画像処理の開始)では、色発生回路25gより出力された情報が第2セレクタ25bによって疑似色を記憶するメモリ25hに直接取り込まれる。   On the other hand, a color generation circuit 25g that uniformly generates a pseudo color is input according to the time (number of sheets) from the first frame in which image processing is performed on the reference RGB signal. In the first frame designation (start of image processing), the information output from the color generation circuit 25g is directly taken into the memory 25h that stores pseudo colors by the second selector 25b.

それ以降は、第2セレクタ525bに入力された色素量の比較結果を受けて、算出濃度が濃くなった部位のみ色発生回路により発生された疑似色情報(RGB信号)がメモリ25hに記憶される(更新される)。算出濃度が薄くなる方向に変化している場合は、色情報は更新されない。   Thereafter, in response to the comparison result of the dye amount input to the second selector 525b, the pseudo color information (RGB signal) generated by the color generation circuit is stored in the memory 25h only at the portion where the calculated density is high. (Updated). If the calculated density changes in the direction of decreasing, the color information is not updated.

以降、同様の処理がなされて、最終的には最大色素量が検出されるまでの時間の分布が表示されることになる。   Thereafter, the same processing is performed, and the distribution of time until the maximum dye amount is finally detected is displayed.

メモリ25hに記憶されたRGB信号と直接出力される出力Cからの信号を、時間の分布として重畳させる。   The RGB signal stored in the memory 25h and the signal from the output C directly output are superimposed as a time distribution.

例えば、図15に示すように最大色素量が検出されるまでの時間が大きいほど赤くなるように割り当てることで、同図に示すような画像が得られる。これにより赤成分が大きいほど、気腫性変化の大きな部位であることが容易に判断できる。さらに、遅延時間と気腫肺の相関から、例えば正常部位からの遅延時間(例えば10秒〜60秒程度)で閾値を設定することで、二値化表示することもできる。具体的には、例えば図15においては、閾値を破線で表示されている部位Dとし、この破線で囲われている部位Dの部分と、それ以外の部分とを、異なる色で表示する。   For example, as shown in FIG. 15, an image as shown in the figure can be obtained by assigning the red color as the time until the maximum amount of dye is detected increases. Thereby, it can be easily determined that the greater the red component, the greater the emphysematous change. Furthermore, from the correlation between the delay time and emphysema lung, for example, by setting a threshold value with a delay time from a normal site (for example, about 10 seconds to 60 seconds), binarization display can be performed. Specifically, for example, in FIG. 15, the threshold value is a part D displayed by a broken line, and the part of the part D surrounded by the broken line and the other part are displayed in different colors.

また、算出された色素量が所定の濃度以上を示している総時間の分布を表示することや、さらに所定の時間、例えば30秒などのように閾値を設けて二値化表示することもできる。この場合の表示例を図15に示すが、この場合、総時間が長いものが正常部位となるために、青側の部分が正常となる点のみ遅延時間の表示とは異なる。   Further, it is possible to display a distribution of the total time when the calculated dye amount shows a predetermined concentration or more, or to display a binarized value by providing a threshold value for a predetermined time, for example, 30 seconds. . An example of display in this case is shown in FIG. 15. In this case, since the part having a long total time is a normal part, only the point where the blue side part is normal is different from the display of the delay time.

上述したようにICGが描出されている総時間が長いほど正常肺に近いことを示す(図11参照)。このことから、描出時間で色を割り当てて図15に示すような表示とすることもできる。この場合には、もっとも長く描出されている部位を基準として、その時間との比較により閾値を設定する。   As described above, the longer the total time in which the ICG is depicted, the closer to the normal lung (see FIG. 11). From this, it is also possible to assign a color at the rendering time and display as shown in FIG. In this case, the threshold value is set by comparison with the time of the longest rendered region as a reference.

なお、上述の画像処理解析をおこなう際には、スコープ2の視野を固定するか、または画像内の特徴点を追尾して、観察位置の特定をおこなう必要がある。前者による場合は、図16に示すようにスコープ等の撮像手段を、例えば手術用ベッドに固設したホルダー等によって固定する。   When performing the above-described image processing analysis, it is necessary to fix the field of view of the scope 2 or to track the feature points in the image and specify the observation position. In the case of the former, as shown in FIG. 16, an imaging means such as a scope is fixed by, for example, a holder fixed to the surgical bed.

また、開腹開胸術(Open Surgery)の場合には、術野全体を観察し得る位置に無影灯などを固設するとよい。ただし、観察光は二波長のみとする。   In the case of Open Surgery, a surgical light or the like may be fixed at a position where the entire surgical field can be observed. However, the observation light has only two wavelengths.

また、簡単には、ICGの濃度が頂点を示す部分(正常部で最も血流が豊富な部分であると考えられる部分)が観察された時点の画像を取り込み、この画像の各部の色素量を前記と同様の手順で設定した閾値を用いて二値化表示することもできる。   Moreover, simply, an image at the time when a portion where the ICG concentration shows a peak (a portion considered to be the portion where the blood flow is most abundant in the normal portion) is captured, and the amount of dye in each portion of the image is determined. Binarization display can also be performed using a threshold set in the same procedure as described above.

さらに、明らかに正常であることが判っている部分を領域指定し、この正常部分の色素量の平均値が頂点を示した時点の画像や、画面全体(画像1フレーム分)の色素量の平均が頂点を示した時点の画像を、同様に利用することもできる。   In addition, the area that is clearly known to be normal is designated as an area, and the average amount of dye in the whole screen (one frame of the image) when the average value of the amount of dye in the normal part shows the apex. The image at the time when indicates a vertex can also be used in the same manner.

さらにまた、例えば15秒といった設定時間を予め設定しておいてもよい。   Furthermore, a set time such as 15 seconds may be set in advance.

また、ICGが最初に描出されてからα秒(具体的には十数秒程度)後で評価するようにしてもよい。   Alternatively, the evaluation may be performed after α seconds (specifically, about ten or more seconds) after the ICG is first drawn.

なお、上述したように図5は本実施形態の赤外内視鏡システムによる画像解析手法の設定手順をまとめて示す流れ図である。これらの画像解析処理がなされた後に作成される処理画像は、所定の表示形態でモニター4の表示画面に表示されるようにする。また、このとき所定の画像データ処理をおこなって二値化表示をおこなうようになっている。   Note that, as described above, FIG. 5 is a flow chart collectively showing the setting procedure of the image analysis method by the infrared endoscope system of the present embodiment. The processed image created after these image analysis processes are displayed on the display screen of the monitor 4 in a predetermined display form. At this time, predetermined image data processing is performed and binarized display is performed.

さらに、これらの画像に基づいて、より青色の濃淡を強調する処理をおこない、その処理結果の画像を表示するようにしてもよい。この場合には、算出された平均色素量と色素量との差に基づいた強調係数αが画素毎に算出される。   Furthermore, based on these images, a process of enhancing the shade of blue may be performed, and an image of the processing result may be displayed. In this case, the enhancement coefficient α based on the difference between the calculated average dye amount and the dye amount is calculated for each pixel.

α=IICG−Ave(IICG)
ここで、Ave(IICG)は、画像1フレーム分(フレーム全体または選択範囲)の平均値とし、出力信号Rout,Gout,Boutは、
Rout=Rin×exp(h×kR×α)
Gout=Gin×exp(h×kR×α)
Bout=Bin×exp(h×kR×α)
で表わすことができる。ここで、kR,kG,kBは、対象となる色素の色毎の吸収率により決まる係数である。また、hは強調の度合いを表わす係数(CPUにより設定される色素強調レベルで決定される)である。
α = IICG-Ave (IICG)
Here, Ave (IICG) is an average value for one frame of the image (entire frame or selection range), and the output signals Rout, Gout, and Bout are:
Rout = Rin × exp (h × kR × α)
Gout = Gin × exp (h × kR × α)
Bout = Bin × exp (h × kR × α)
It can be expressed as Here, kR, kG, and kB are coefficients determined by the absorption rate for each color of the target dye. H is a coefficient (determined by the dye enhancement level set by the CPU) representing the degree of enhancement.

これによれば、色素量と平均色素量との差である強調係数で強調処理したことから、偏った色分布を示す画像であっても効果的に強調することができる。   According to this, since the enhancement processing is performed using the enhancement coefficient that is the difference between the amount of pigment and the average amount of pigment, even an image showing a biased color distribution can be effectively enhanced.

ここで、肺気腫に対して上述の赤外内視鏡システムを用いた胸腔鏡手術の具体的使用方法について、以下に説明する。   Here, a specific method of using thoracoscopic surgery using the above-described infrared endoscope system for emphysema will be described below.

まず、(1) 患者を全身麻酔下において片肺換気とし患側を上にした側臥位をとらせる。   First, (1) The patient is placed under one-sided ventilation under general anesthesia and the patient is placed in a lateral position with the affected side up.

次に、(2) 内視鏡装置1(図1参照)の光源装置7及びプロセッサ3の電源と、その他の各周辺装置の電源を投入する(オン(ON)状態にする)。   Next, (2) the power source of the light source device 7 and the processor 3 of the endoscope apparatus 1 (see FIG. 1) and other peripheral devices are turned on (turned on).

(3) 光源装置7のランプスイッチ(図示せず)をオン状態にした後、通常観察モード(可視光観察モード)の状態でホワイトバランスをとる。   (3) After a lamp switch (not shown) of the light source device 7 is turned on, white balance is obtained in the normal observation mode (visible light observation mode).

(4) 画像解析処理の設定をおこなう(図5参照)。このとき、必要に応じて解析領域の指定をおこなう。   (4) Set the image analysis processing (see Fig. 5). At this time, the analysis area is designated as necessary.

(5)一般的な胸腔鏡手術と同様に、体外と胸腔内とを連結する切開部を必要な数だけ設け、トロッカー、すなわち直径φ5mm〜φ10mm程度の案内管を胸壁肋間に留置する。   (5) Similar to general thoracoscopic surgery, a necessary number of incisions for connecting the outside of the body and the inside of the chest cavity are provided, and a trocar, that is, a guide tube having a diameter of about φ5 mm to φ10 mm is placed between the chest wall ribs.

(6) スコープを胸腔内に挿入する。そして、通常観察モード(可視光観察モード)で胸腔内を観察する。これにより気腫 (Bulla) の位置及び観察対象範囲を確認する。   (6) Insert the scope into the chest cavity. Then, the inside of the thoracic cavity is observed in the normal observation mode (visible light observation mode). This confirms the position of the emphysema (Bulla) and the observation area.

(7) 必要に応じていったんスコープ(処置具)を引き抜く。そして、脱気していた患側の肺に気管チューブ経由で適切な圧力によって空気を送り込む。これにより、当該肺の全体を拡張させる。   (7) Pull out the scope (treatment tool) as needed. Then, air is sent to the affected lung, which has been degassed, with an appropriate pressure via a tracheal tube. Thereby, the whole lung is expanded.

(8) その後、しばらく患側の気管支の内圧を大気圧に開放する、すなわち萎んだ状態とする。そして、その後、再度胸腔鏡を胸腔内に挿入する。この時点より、以降(10)の工程までの間では、肺実質に触れないようにする。   (8) Thereafter, the internal pressure of the bronchus on the affected side is released to atmospheric pressure for a while, that is, it is in a deflated state. Thereafter, the thoracoscope is inserted again into the chest cavity. From this time point, the lung parenchyma is not touched until the process (10).

なお、含気していない肺、すなわち無気肺は、組織の密度が高いために血管も密に存在する。胸腔内観察時に肺実質に触れた場合、触れていない部分と比べて含気か無気状態かに相違が生じる。このために、赤外観察時にICG密度の検出が不正確になる可能性がある。したがって、患側の肺全体を拡張させた後、一様に脱気、すなわち気管支内圧を大気圧に開放した状態にしておくのが望ましい。   In addition, since the non-aerated lung, that is, the atelectasis, has a high tissue density, blood vessels are densely present. When the lung parenchyma is touched during intrathoracic observation, there is a difference between the aerated state and the airless state compared to the untouched part. This can lead to inaccurate ICG density detection during infrared observation. Therefore, it is desirable that the entire lung on the affected side is expanded and then uniformly deaerated, that is, the bronchial pressure is released to atmospheric pressure.

(9) 観察装置によって観察範囲を確認する。そして、赤外観察モードに切り替え、観察範囲を固定する。この場合における固定は、例えば図16に示すように患者100を載せた手術台70に接続固定され観察装置である胸腔鏡71の一部を保持固定するスコープホルダ72のようなものを用いてもよいし、手術助手が保持していてもよい。   (9) Check the observation range with the observation device. Then, the observation range is fixed by switching to the infrared observation mode. In this case, for example, as shown in FIG. 16, a scope holder 72 that is connected and fixed to an operating table 70 on which a patient 100 is placed and that holds and fixes a part of a thoracoscope 71 that is an observation apparatus may be used. It may be held by a surgical assistant.

(10) ICGを患者の静脈内に投与する。ここで、画像処理回路25による演算が開始される。   (10) ICG is administered intravenously to the patient. Here, the calculation by the image processing circuit 25 is started.

なお、この場合におけるICGの投与量は、患者の体重当たりの投与量0.5〜5mg/kgとする。静脈内への投与は、予め留置されている静脈ラインを介して可及的に(十数秒以内に)投与する。   In this case, the dose of ICG is 0.5 to 5 mg / kg per patient body weight. Intravenous administration is performed as much as possible (within a few tens of seconds) through a previously placed intravenous line.

(11) 画像処理結果が観察装置の表示装置(モニター4)において表示される。   (11) The image processing result is displayed on the display device (monitor 4) of the observation device.

(12)処理結果を観察しながら、必要に応じて電気メスやクリップ等の適切な器具を用いてマーキング処置をおこなう。   (12) While observing the processing results, perform marking using an appropriate instrument such as an electric knife or clip as necessary.

このマーキング処置は、例えば高周波や超音波や熱等を用いた胸腔鏡用のエネルギー処置具を用いる。また、これとは別に、例えば針糸やクリップ等を用いてもよい。   For this marking treatment, for example, an energy treatment tool for a thoracoscope using high frequency, ultrasonic waves, heat or the like is used. In addition, for example, a needle thread, a clip, or the like may be used.

これに続いて、切開手段により当該部位を切除し、その後、所定の縫合手段を用いて切開箇所を縫合する。なお、この場合において用いる縫合手段は、例えば自動縫合機を用いるのが好ましい。ただし、微小なものであれば、例えば高周波電気メスや超音波凝固装置,レーザーメス等のエネルギー治療装置により縫縮してもよい。   Following this, the site is excised with an incision means, and then the incision site is sutured using a predetermined suturing means. The suturing means used in this case is preferably an automatic suturing machine, for example. However, if it is very small, it may be sewn by an energy treatment device such as a high-frequency electric knife, an ultrasonic coagulator, or a laser knife.

(13) 必要に応じて、上述の(7)以降の作業工程を繰り返す。   (13) If necessary, repeat the above work steps (7) and later.

(14) 気腫病変の処置が完了後、リークテスト、すなわち胸腔内に生理食塩水を満たした後、気管支内圧をかけてリークの有無を確認するテストをおこなう。   (14) After the treatment of emphysema lesions is completed, perform a leak test, that is, after filling the thoracic cavity with physiological saline, perform intrabronchial pressure to check for leaks.

なお、本実施形態では、図1に示すように画像処理回路25をプロセッサ3の内部に設けて構成しているが、このような構成に限らず、例えば画像処理回路25を別体に設けるようにしてもよい。   In the present embodiment, the image processing circuit 25 is provided inside the processor 3 as shown in FIG. 1. However, the present invention is not limited to such a configuration. For example, the image processing circuit 25 is provided separately. It may be.

上述の例では、肺気腫病変に対する適応を示したが、同様の解析方法を利用した手術適応としては、これ以外に例えば腸間膜動脈塞栓症や心筋梗塞や狭心症に対する応用が考えられる。   In the above-described example, the indication for emphysema lesions is shown. However, as an indication for surgery using the same analysis method, other applications such as mesenteric artery embolism, myocardial infarction and angina can be considered.

次に、腹腔鏡における腸管膜動脈塞栓症の腸間膜の観察をおこなう際の本実施形態の赤外内視鏡システムの利用方法は以下の通りである。   Next, a method of using the infrared endoscope system of this embodiment when observing the mesentery of mesenteric artery embolism with a laparoscope is as follows.

手術後などに発症する腸間膜動脈閉塞は、多くの場合、多数分岐した細い腸間膜動脈に小さな血栓が詰まることによって、腸管の壊死を引き起こすという非常に予後不良の疾患である。その治療または手術方法は、一般的に次のようなものである。   Mesenteric artery occlusion that occurs after surgery or the like is a disease with a very poor prognosis that in many cases, a small thrombus is clogged in a thin mesenteric artery that is branched in many, thereby causing necrosis of the intestinal tract. The treatment or operation method is generally as follows.

すなわち、開腹下では、上腸間膜動脈の血栓を触知することで血栓位置を判断し、腹部大動脈から分岐した直径5mm程度の太い動脈の血栓除去術をおこなった後、壊死に陥った腸管の切除をおこなう。   That is, under laparotomy, the thrombus position is determined by palpating the thrombus of the superior mesenteric artery, and after performing a thrombus removal operation for a thick artery having a diameter of about 5 mm branched from the abdominal aorta, the intestinal tract that has entered necrosis Perform excision.

しかし、腸間膜動脈は末梢ではループを描き一箇所で詰まったとしてもその回りから血流が入って来て壊死を免れている場合がある。しがって、現状においては腸管の漿膜面の色調変化から腸管組織の壊死程度を推定し、可逆的変化であるか不可逆的変化であるかを推定し、腸管の切除する部位を決定している。しかし、その情報の判断には主観的評価が入るため正確に判断することは非常に難しい。この場合には、腸管を切り過ぎて消化吸収機能に悪影響を与え、逆に不可逆に壊死に陥った部分を残すと手術後、腸管に孔が空き腹膜炎を併発することもある。   However, even if the mesenteric artery is looped around the periphery and clogged at one location, blood flow may enter from around it to avoid necrosis. Therefore, under the present circumstances, the degree of necrosis of the intestinal tract tissue is estimated from the color change of the serosa surface of the intestinal tract. Yes. However, it is very difficult to judge accurately because subjective evaluation is included in the judgment of the information. In this case, if the intestinal tract is cut too much to adversely affect the digestion and absorption function, conversely, if a portion that is irreversibly necrotized is left, a perforation may occur in the intestinal tract after the operation.

上述の赤外内視鏡システムにおいては、組織血流分布を可視化し、肺気腫の場合と同じように画像解析をおこなって定量化しモニター4の表示画面上に解析画像を表示することによって、客観的にかつ正確に処置領域を特定し、切り過ぎや切り残し等を防ぎ得るようになる。この場合において、腸管膜動静脈や血流が流れ込む腸管前壁漿膜側を中心に観察する。なお、観察は腹腔鏡下に限ることはなく、開腹下においておこなうことも可能である。   In the above-mentioned infrared endoscope system, tissue blood flow distribution is visualized, image analysis is performed and quantified in the same manner as in the case of emphysema, and an analysis image is displayed on the display screen of the monitor 4, thereby providing an objective. In addition, the treatment region can be specified accurately and overcutting and uncutting can be prevented. In this case, observation is made mainly on the intestinal canine arteriovenous and the serosa side of the anterior intestinal wall where blood flows. Note that the observation is not limited to laparoscopic, but can be performed under laparotomy.

腹腔鏡下における腸管膜動脈塞栓症の腸間膜に対して、上述の赤外内視鏡システムを用いた腹腔鏡下における具体的な使用方法について、以下に説明する。   A specific method of laparoscopic use of the above-mentioned infrared endoscope system for the mesentery of mesenteric artery embolism under laparoscope will be described below.

まず、(1) 患者を全身麻酔下において、開腹あるいは腹腔鏡下で観察処置をおこなう。   First, (1) The patient is observed under general anesthesia with laparotomy or laparoscope.

次に、(2) 内視鏡装置1(図1参照)の光源装置7及びプロセッサ3の電源と、その他の各周辺装置の電源を投入する(オン(ON)状態にする)。   Next, (2) the power source of the light source device 7 and the processor 3 of the endoscope apparatus 1 (see FIG. 1) and other peripheral devices are turned on (turned on).

(3) 光源装置7のランプスイッチ(図示せず)をオン状態にした後、通常観察モード(可視光観察モード)の状態でホワイトバランスをとる。   (3) After a lamp switch (not shown) of the light source device 7 is turned on, white balance is obtained in the normal observation mode (visible light observation mode).

(4)画像解析処理の設定をおこなう(図5参照)。このとき、必要に応じて解析領域の指定をおこなう。   (4) Set image analysis processing (see FIG. 5). At this time, the analysis area is designated as necessary.

(5) 腹腔鏡手術の場合には、体外と腹腔内とを連結する切開部を必要な数だけ設け、トロッカー、すなわち直径φ5mm〜φ10mm程度の案内管を腹壁に留置する。その後、腹腔内に炭酸ガスを送り込むことで術野を確保する気腹処置をおこなう。   (5) In the case of laparoscopic surgery, a necessary number of incisions for connecting the outside of the body and the abdominal cavity are provided, and a trocar, that is, a guide tube having a diameter of about φ5 mm to φ10 mm is placed on the abdominal wall. After that, pneumothorax treatment is performed to secure the surgical field by sending carbon dioxide into the abdominal cavity.

(6) スコープ及び処置具を腹腔内に挿入する。そして、通常観察モード(可視光観察モード)で腹腔内の検索をおこなう。   (6) Insert the scope and treatment tool into the abdominal cavity. Then, the intra-abdominal search is performed in the normal observation mode (visible light observation mode).

(7) 観察装置を赤外観察モードに切り替えた後、ICGを患者の静脈内に投与する。ここで、画像処理回路25による演算が開始される。   (7) After switching the observation device to the infrared observation mode, ICG is administered into the patient's vein. Here, the calculation by the image processing circuit 25 is started.

なお、このときのICGの投与量は、患者の体重当たりの投与量0.5〜5mg/kgとする。静脈内への投与は、予め留置されている静脈ラインを介して可及的に(十数秒以内に)投与する。   In addition, the dosage of ICG at this time shall be a dosage of 0.5 to 5 mg / kg per patient body weight. Intravenous administration is performed as much as possible (within a few tens of seconds) through a previously placed intravenous line.

(8) 処置具にて腸間膜を展開して腸管前壁漿膜面を観察する。ここで、ICGの描出される範囲と、ICGの描出されない範囲と、ICGが遅れて描出される範囲を確認する。そして、必要に応じてマーキング処置をおこなう。この作業工程によって虚血部位を同定する。   (8) Expand the mesentery with the treatment tool and observe the serosal surface of the anterior intestinal wall. Here, the range in which the ICG is drawn, the range in which the ICG is not drawn, and the range in which the ICG is drawn with a delay are confirmed. Then, a marking process is performed as necessary. The ischemic site is identified by this work process.

(9) さらに、虚血部位へ流れ込む動脈を同定する。   (9) Furthermore, an artery flowing into the ischemic site is identified.

(10) 赤外観察モードから通常観察モードに切り替えた後、虚血部位に流入する動脈の血栓除去術をおこなう。その後さらに腸管の虚血部位を切除する。   (10) After switching from the infrared observation mode to the normal observation mode, the thrombectomy for the artery flowing into the ischemic site is performed. Thereafter, the ischemic site of the intestine is further excised.

(11) 必要に応じて、上述の(5)以降の作業工程を繰り返す。これにより虚血部位が存在しないことを確認する(手術効果を評価する)。   (11) If necessary, repeat the work steps from (5) above. This confirms that there is no ischemic site (evaluates the surgical effect).

次に、胸腔鏡における心筋梗塞および狭心症の冠動脈の観察をおこなう際の本実施形態の赤外内視鏡システムの利用方法は以下の通りである。   Next, the method for using the infrared endoscope system of the present embodiment when observing the coronary artery of myocardial infarction and angina with thoracoscope is as follows.

心筋梗塞や狭心症は心臓の栄養血管である冠動脈の閉塞や狭窄による血流の途絶あるいは欠乏の状態である。その外科処置は、大動脈や内胸動脈などを使い、詰まった冠動脈の末梢にバイパスする手術をおこなう。その際に、バイパスする部位は手術前の血管造影検査の結果と、その部位の動脈硬化の程度をみて判断する。さらに、バイパス後は、バイパスの血流量を電磁流量計やドップラ血流計で計測し、血流の再開を調べる。   Myocardial infarction and angina pectoris are a state of blood flow interruption or deficiency due to occlusion or stenosis of the coronary artery, which is the heart's nutritional blood vessel. The surgical procedure uses the aorta, internal thoracic artery, etc. and bypasses to the periphery of the blocked coronary artery. At that time, the site to be bypassed is determined based on the result of the angiographic examination before surgery and the degree of arteriosclerosis at that site. Further, after the bypass, the blood flow of the bypass is measured with an electromagnetic flow meter or a Doppler blood flow meter to check the resumption of blood flow.

バイパス部位を判断するにあたっては、本実施形態の赤外内視鏡システムで組織(心臓)の血流量を術中に定量化して把握することによって、従来の冠状動脈の状態を単独で判断した場合と比較して組織の機能面での評価が可能となり、バイパス部位をより正確に決めることが可能になる。   In determining the bypass site, when the conventional coronary artery state is independently determined by quantifying and grasping the blood flow volume of the tissue (heart) during the operation with the infrared endoscope system of the present embodiment and In comparison, the functional evaluation of the tissue is possible, and the bypass site can be determined more accurately.

さらに、バイパス後の組織血流量の改善も術中に画像として定量評価が可能であり、手術成績の向上を図ることが可能である。なお、観察は腹腔鏡下に限らず、開腹下でおこなうことも可能である。   Furthermore, the improvement of the tissue blood flow after bypass can be quantitatively evaluated as an image during the operation, and the surgical results can be improved. Note that the observation is not limited to laparoscopic, but can also be performed under laparotomy.

なお、前記定量化をおこなうに当たっては、画像処理時間中、視野を固定しておく必要が生じる。しかし、観察対象が心臓の場合は、拍動の影響があるため図12に示すように、患者に取り付けた心電計69のデータをプロセッサ3のCPU31へ取り込み、色素最大の色を記憶するフレームメモリ25cへの取り込みタイミングを制御することで、拍動の影響を排除することができる。   In performing the quantification, it is necessary to fix the visual field during the image processing time. However, when the observation target is the heart, there is an influence of pulsation, and therefore, as shown in FIG. 12, the data of the electrocardiograph 69 attached to the patient is taken into the CPU 31 of the processor 3 to store the maximum color of the dye. By controlling the timing of loading into the memory 25c, the influence of pulsation can be eliminated.

心筋梗塞および狭心症に対して上述の赤外内視鏡システムを用いた胸腔鏡補助下における具体的な使用方法は以下の通りである。   A specific method for using myocardial infarction and angina pectoris with thoracoscopic assistance using the above-described infrared endoscope system is as follows.

(1) 患者を全身麻酔下において、開胸あるいは胸腔鏡下で観察処置をおこなう。   (1) Under general anesthesia, observe the patient with thoracotomy or thoracoscope.

次に、(2) 内視鏡装置1(図1参照)の光源装置7及びプロセッサ3の電源と、その他の各周辺装置の電源を投入する(オン(ON)状態にする)。   Next, (2) the power source of the light source device 7 and the processor 3 of the endoscope apparatus 1 (see FIG. 1) and other peripheral devices are turned on (turned on).

(3) 光源装置7のランプスイッチ(図示せず)をオン状態にした後、通常観察モード(可視光観察モード)の状態でホワイトバランスをとる。   (3) After a lamp switch (not shown) of the light source device 7 is turned on, white balance is obtained in the normal observation mode (visible light observation mode).

(4)画像解析処理の設定をおこなう(図5参照)。このとき、必要に応じて解析領域の指定をおこなう。   (4) Set image analysis processing (see FIG. 5). At this time, the analysis area is designated as necessary.

(5) 胸腔鏡手術の場合には、体外と胸腔内とを連結する切開部を必要な数だけ設け、トロッカー、すなわち直径φ5mm〜φ10mm程度の案内管を胸壁に留置する。   (5) In the case of thoracoscopic surgery, a necessary number of incisions for connecting the outside of the body and the inside of the chest cavity are provided, and a trocar, that is, a guide tube having a diameter of about φ5 mm to φ10 mm is placed on the chest wall.

(6) スコープ及び処置具を胸腔内に挿入する。そして、通常観察モード(可視光観察モード)で胸腔内の観察をおこなう。   (6) Insert the scope and treatment instrument into the chest cavity. Then, observation in the thoracic cavity is performed in the normal observation mode (visible light observation mode).

(7) 観察装置を赤外観察モードに切り替えた後、ICGを患者の静脈内に投与する。ここで、画像処理回路25による演算が開始される。   (7) After switching the observation device to the infrared observation mode, ICG is administered into the patient's vein. Here, the calculation by the image processing circuit 25 is started.

なお、このときのICGの投与量は、患者の体重当たりの投与量0.5〜5mg/kgとする。静脈内への投与は、予め留置されている静脈ラインを介して可及的に(十数秒以内に)投与する。   In addition, the dosage of ICG at this time shall be a dosage of 0.5 to 5 mg / kg per patient body weight. Intravenous administration is performed as much as possible (within a few tens of seconds) through a previously placed intravenous line.

(8) 心表面を観察して、ICGの描出されない部位あるいはICGが遅れて描出される部位、すなわち虚血部位のマーキングをおこなう。そして、術前評価と比較してバイパス部分を決定する。   (8) By observing the surface of the heart, marking a part where ICG is not depicted or a part where ICG is depicted late, that is, an ischemic part is performed. And a bypass part is determined compared with preoperative evaluation.

(9) 人工心肺を装着してバイパス術をおこなう。胸腔鏡観察下でおこなう場合は、赤外観察モードから通常観察モードに切り替えた後におこなう。開胸下でおこなう場合は直視でおこなう。   (9) Wear a cardiopulmonary bypass and perform bypass. When performing under thoracoscopic observation, it is performed after switching from the infrared observation mode to the normal observation mode. If you do it under open chest, do it directly.

(10) 人工心肺を外して、再度上述の(6)以降の手順によってバイパス血流再開術前の虚血部位の組織血流量の改善を評価する。   (10) Remove the heart-lung machine and evaluate the improvement of the tissue blood flow at the ischemic site before the bypass blood flow resumption operation again by the procedure after the above (6).

さらに、他の疾患、例えば血流の不均等分布として、肝腫瘍,リンパ網内系腫瘍,腎腫瘍,膵腫瘍,副腎腫瘍等の腫瘍性病変への用途が考えられる。   In addition, other diseases such as uneven distribution of blood flow may be used for neoplastic lesions such as liver tumors, lymphoid tumors, renal tumors, pancreatic tumors, and adrenal tumors.

腫瘍は、一般に腫瘍血管を新生し、正常組織に比べて血流が豊富とされているため、本実施形態の赤外内視鏡システムで腹腔内や胸腔内の観察をおこなうことで、リアルタイムで腫瘍の広がりを確認することが可能になり、また手術操作に重要な情報が提供される。   Tumors generally regenerate tumor blood vessels and are richer in blood flow than normal tissues. Therefore, by observing the abdominal cavity and thoracic cavity in real time with the infrared endoscope system of this embodiment, The spread of the tumor can be confirmed and important information is provided for the surgical operation.

以上説明したように上記一実施形態によれば、805nmの波長を含む第1の波長帯域の光と805nmの波長を含まずそれよりも長波長側の第2の波長帯域の光とを放射する光源装置と、光源装置から放射された光により照射された被写体の第1の波長帯域の像と第2の波長帯域の像とで表示する色成分を各々赤,緑,青のいずれかに割り当てて、ICG(赤外吸収色素)を第2の波長帯域の光によって撮像し、割り付けられた色成分で表示する。これにより、通常光(可視光)では描出できない深部の血流(血管走行)をICGの存在を描出することによって、赤,緑,青のいずれかの色成分で表示し識別することが可能となる。   As described above, according to the above-described embodiment, light in the first wavelength band including the wavelength of 805 nm and light in the second wavelength band that does not include the wavelength of 805 nm and is longer than that are emitted. The color components to be displayed in the light source device and the first wavelength band image and the second wavelength band image of the subject irradiated with the light emitted from the light source device are respectively assigned to red, green, and blue. Then, ICG (infrared absorbing dye) is imaged with light of the second wavelength band and displayed with the assigned color components. As a result, it is possible to display and identify a deep blood flow (blood vessel running) that cannot be visualized with normal light (visible light) by displaying the presence of ICG by using any color component of red, green, or blue. Become.

虚血性の疾患等、正常組織と臓器内血流が異なる疾患において、ICGを静脈内投与すると、血流豊富な部位は第1の波長帯域の光(805nm)が吸収され、それよりも長波長側の第2の波長帯域の光のみが反射されるため、静脈注射後速やかに第2の波長帯域に割り当てられた色が描出される。一方、血流の不足する部位は、少なくともICGを静脈投与した後、ある程度の時間が経過するまで第1,第2の波長帯域の光が反射されることになり、その結果として、その間は白色に描出される。   When ICG is administered intravenously in diseases where the blood flow in the organ differs from that in normal tissues, such as ischemic diseases, the region rich in blood flow absorbs light in the first wavelength band (805 nm) and has a longer wavelength than that. Since only the light in the second wavelength band on the side is reflected, the color assigned to the second wavelength band is rendered immediately after intravenous injection. On the other hand, in a region where blood flow is insufficient, light of the first and second wavelength bands is reflected until a certain amount of time passes after at least ICG is intravenously administered. It is drawn to.

このように手術中においてリアルタイムに、画像の色情報や描出されるまでの時間遅延の情報などを得ることができ、これらの情報によって虚血部位を同定することが容易に可能になる。   As described above, it is possible to obtain color information of an image, information on a time delay until rendering, and the like in real time during an operation, and it is possible to easily identify an ischemic site based on such information.

例えば、血流豊富な健常肺と実質が空胞で血流がない気腫肺とにおいては、気腫肺は血流が不足しているために少なくともICGを静脈投与した後、ある程度の時間が経過するまでは第1,第2の波長帯域の光が反射されて、その結果として、その間は白色に描出されることになる。   For example, in healthy lungs with abundant blood flow and emphysema lungs that are essentially vacuole and have no blood flow, emphysema lungs have insufficient blood flow, so at least some time after intravenous administration of ICG. Until the time elapses, light in the first and second wavelength bands is reflected, and as a result, the light is rendered white in the meantime.

さらに、表示する画像データを演算処理し色成分を数値化することにより、肉眼的におこなっていた評価を定量的に評価することができるので、術者など使用者毎に病変部の評価が相違するなどのことがなく、信頼性の高い評価を得ることができる。特に、ICGの静脈注射による投与後、病変部で割り付けられた色として描出されるまでに時間遅延がある場合に、画像解析処理(演算処理)をおこなうことで、例えば気腫性変化の程度を客観的にかつ正確に評価し判断することが容易にできる。   Furthermore, the evaluation of the lesion is different for each user, such as a surgeon, because it is possible to quantitatively evaluate the macroscopic evaluation by processing the displayed image data and digitizing the color components. A highly reliable evaluation can be obtained. In particular, when there is a time delay before ICG is intravenously injected and rendered as a color assigned to a lesion, image analysis processing (calculation processing) is performed, for example, to reduce the degree of emphysematous change. It is easy to evaluate and judge objectively and accurately.

なお、本発明は、近赤外領域の波長と、CCD等の撮像素子を用いることで、直視では得ることのできない画像情報を得るようにするという目的がある。したがって、その本発明の対象は、言うまでもなく内視鏡手術に限定されるものではない。   The present invention has an object to obtain image information that cannot be obtained by direct viewing by using a wavelength in the near-infrared region and an image sensor such as a CCD. Therefore, it goes without saying that the subject of the present invention is not limited to endoscopic surgery.

さらに、適応する疾患としては、上述したように虚血性疾患のように正常部と病変部で血流の相違があるもの全てに対して応用が可能である。   Furthermore, as applicable diseases, as described above, the present invention can be applied to all those having a difference in blood flow between a normal part and a lesion part such as an ischemic disease.

したがって、これによれば、臓器表面等の血流に着目し、血流分布をリアルタイムで画像として可視化すると共に、この画像についての解析を施すことによって処置対象部位を客観的に容易にかつ正確に判断し適切な治療及び治療効果の確認をおこない得る手術用の赤外内視鏡システム(赤外観察システム)を提供することができる。   Therefore, according to this, paying attention to blood flow on the organ surface and the like, the blood flow distribution is visualized as an image in real time, and by analyzing this image, the treatment target site can be objectively easily and accurately detected. It is possible to provide an infrared endoscope system (infrared observation system) for surgery that can make a judgment and confirm an appropriate treatment and therapeutic effect.

また、従来の内視鏡下手術における問題点を改善し、直視では得られない情報を赤外光と撮像手段とを組み合わせることによって獲得し、手術のより安全性や成績の向上に寄与し得る手術用の赤外内視鏡システム(赤外観察システム)を提供することができる。   In addition, it improves the problems in conventional endoscopic surgery and can acquire information that cannot be obtained by direct viewing by combining infrared light and imaging means, contributing to improved safety and results of surgery. An infrared endoscope system (infrared observation system) for surgery can be provided.

本発明の第1の実施形態の赤外観察システム(赤外内視鏡システム)に用いられる内視鏡装置の全体構成を示すブロック構成図。The block block diagram which shows the whole structure of the endoscope apparatus used for the infrared observation system (infrared endoscope system) of the 1st Embodiment of this invention. 図1の内視鏡装置における光源装置に設けられる赤外可視切替フイルタの構成を示す図。The figure which shows the structure of the infrared visible switching filter provided in the light source device in the endoscope apparatus of FIG. 図1の内視鏡装置における光源装置に設けられるRGB回転フイルタの構成を示す図。The figure which shows the structure of the RGB rotation filter provided in the light source device in the endoscope apparatus of FIG. 図2の赤外可視切替フイルタと図3のRGB回転フイルタとを組み合わせた際の特性を説明する図。The figure explaining the characteristic at the time of combining the infrared visible switching filter of FIG. 2, and the RGB rotation filter of FIG. 図1の内視鏡装置において実行される画像解析処理の設定手順の流れを示す図。The figure which shows the flow of the setting procedure of the image analysis process performed in the endoscope apparatus of FIG. ICGの波長による透過特性を示すグラフ。The graph which shows the transmission characteristic by the wavelength of ICG. ICG投与後の時間経過と血中濃度の関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the time passage after ICG administration, and the blood concentration. 肺組織の一部を拡大して示す要部拡大概略図。The principal part expansion schematic which expands and shows a part of lung tissue. 光の波長と観察深さとの関係を模式的に示す図。The figure which shows typically the relationship between the wavelength of light and observation depth. 人工的に作成した肺気腫モデル及び正常部位の肺組織像。Artificial pulmonary emphysema model and lung tissue image of normal part. ICG静脈注射後の経過時間と肺胸膜下の血流中のICG濃度との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the elapsed time after intravenous injection of ICG, and the ICG density | concentration in the blood flow under pulmonary pleura. 図1の赤外観察システムのプロセッサ内に設けられる画像処理回路の内部構成の概略を示すブロック構成図。The block block diagram which shows the outline of the internal structure of the image processing circuit provided in the processor of the infrared observation system of FIG. 図12の画像処理回路による処理の結果表示される画像解析表示の一例を示し、ICG静脈注射後のICG色素量(色の濃さ)を胸腔鏡画像として表示した図。The figure which shows an example of the image analysis display displayed as a result of the process by the image processing circuit of FIG. 12, and displayed the ICG pigment amount (color density) after intravenous injection of ICG as a thoracoscopic image. 図12の画像処理回路による処理の結果表示される画像解析表示の別の一例を示す図。The figure which shows another example of the image analysis display displayed as a result of the process by the image processing circuit of FIG. 図12の画像処理回路による処理の結果表示される画像解析表示の他の例を示し、気腫性変化を時間遅延で評価する際の表示例を示す図。The figure which shows the other example of the image analysis display displayed as a result of the process by the image processing circuit of FIG. 12, and shows the example of a display at the time of evaluating emphysematous change with a time delay. 図1の赤外観察システムを用いた肺気腫及び気胸に対する胸腔鏡手術において観察範囲を固定する手段の一例を示し、手術台に接続固定され観察装置(胸腔鏡)の一部を保持固定するスコープホルダを示す図。1 shows an example of means for fixing an observation range in thoracoscopic surgery for emphysema and pneumothorax using the infrared observation system of FIG. 1, and a scope holder that holds and fixes a part of an observation device (thoracoscope) connected and fixed to an operating table. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1……内視鏡装置
2……スコープ
3……プロセッサ
4……モニター
5……周辺装置
7……光源装置
9……赤外可視切替フイルタ
11……回転フイルタ
14……ライトガイドファイバー
15……撮像素子
16……フイルタ切替スイッチ
19……画像処理設定スイッチ
25……画像処理回路
25a……第1セレクタ
25b……第2セレクタ
25c……フレームメモリ
25d……第1色素量算出回路
25e……第2色素量算出回路
25f……比較回路
25g……色発生回路
25h……メモリ
26……色調調整回路
27r,27g,27b……D/A変換回路
30……露光時間制御回路
35……可視光透過フイルタ
36……赤外光透過フイルタ
69……心電計
71……胸腔鏡
72……スコープホルダ
代理人弁理士伊藤進
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Endoscopic device 2 ... Scope 3 ... Processor 4 ... Monitor 5 ... Peripheral device 7 ... Light source device 9 ... Infrared visible switching filter 11 ... Rotation filter 14 ... Light guide fiber 15 ... ... Image sensor 16 ... Filter switch 19 ... Image processing setting switch 25 ... Image processing circuit 25a ... First selector 25b ... Second selector 25c ... Frame memory 25d ... First dye amount calculation circuit 25e ... ... second dye amount calculation circuit 25f ... comparison circuit 25g ... color generation circuit 25h ... memory 26 ... tone adjustment circuits 27r, 27g, 27b ... D / A conversion circuit 30 ... exposure time control circuit 35 ... Visible light transmission filter 36 ... Infrared light transmission filter 69 ... Electrocardiograph 71 ... Thoracoscope 72 ... Scope holder agent Patent attorney Susumu Ito

Claims (18)

805nmの波長を含む第1の波長帯域の光と805nmの波長を含まずそれよりも長波長側の第2の波長帯域の光とを放射する光源装置と、この光源装置から放射された光により照射された被写体の前記第1の波長帯域の像及び前記第2の波長帯域の像を撮像する撮像装置と、この撮像装置により撮像された前記第1の波長帯域の像と前記第2の波長帯域の像とを各々赤色または緑色または青色のいずれかの色成分として表示する表示装置とからなる観察装置を少なくとも具備する赤外観察システムにおいて、赤外観察システムを患者に投与し、この赤外吸収色素の色素量を検出し定量化する画像解析手段を備え、
前記表示装置は、前記画像解析手段による解析結果を画像化して表示することを特徴とする赤外観察システム。
A light source device that emits light in a first wavelength band including a wavelength of 805 nm and light in a second wavelength band that does not include a wavelength of 805 nm and that is longer than the wavelength band, and light emitted from the light source device An imaging apparatus that captures the image of the first wavelength band and the image of the second wavelength band of the irradiated subject, the image of the first wavelength band captured by the imaging apparatus, and the second wavelength In an infrared observation system including at least an observation device including a display device that displays an image of a band as a color component of either red, green, or blue, the infrared observation system is administered to a patient. Equipped with image analysis means to detect and quantify the amount of dye in the absorbing dye,
An infrared observation system, wherein the display device images and displays an analysis result by the image analysis means.
前記画像解析手段は、前記赤外吸収色素の色素量が所定の時点から最大濃度となるまでの時間を検出し、その検出結果に基づいて画像解析をおこなうことを特徴とする請求項1に記載の赤外観察システム。 2. The image analysis unit according to claim 1, wherein the image analysis unit detects a time from when a dye amount of the infrared absorbing dye reaches a maximum density to a maximum concentration, and performs image analysis based on the detection result. Infrared observation system. 前記表示装置は、前記赤外吸収色素の色素量が所定の時点から最大濃度となるまでの時間毎に疑似色を着けて時間分布を表示することを特徴とする請求項2に記載の赤外観察システム。 The infrared display according to claim 2, wherein the display device displays a time distribution by applying a pseudo color every time from when the dye amount of the infrared absorbing dye reaches a maximum density. Observation system. 前記画像解析手段は、前記赤外吸収色素の描出開始時点から描出終了時点までの時間を検出し、その検出結果に基づいて画像解析をおこなうことを特徴とする請求項1に記載の赤外観察システム。 2. The infrared observation according to claim 1, wherein the image analysis unit detects a time from a drawing start time to a drawing end time of the infrared absorbing dye, and performs image analysis based on the detection result. system. 前記表示装置は、前記赤外吸収色素の描出開始時点から描出終了時点までの時間毎に疑似色を着けて時間分布を表示することを特徴とする請求項4に記載の赤外観察システム。 5. The infrared observation system according to claim 4, wherein the display device displays a time distribution with a pseudo color for each time from the start of rendering of the infrared absorbing dye to the end of rendering. 前記画像解析手段は、所定時間の経過後における前記赤外吸収色素の描出状態の静止画像データに基づいて正常部位と指定領域との色素量を比較する画像解析をおこなうことを特徴とする請求項1に記載の赤外観察システム。 The image analysis means performs image analysis for comparing the amount of dye between a normal region and a designated region based on still image data of a drawn state of the infrared absorbing pigment after a predetermined time has elapsed. The infrared observation system according to 1. 前記赤外吸収色素の描出状態の静止画像データを取得するための前記所定時間は、所定の入力手段によって任意に設定される設定値であることを特徴とする請求項6に記載の赤外観察システム。 The infrared observation according to claim 6, wherein the predetermined time for acquiring still image data in a rendered state of the infrared absorbing dye is a set value arbitrarily set by a predetermined input means. system. 前記赤外吸収色素の描出状態の静止画像データを取得するための前記所定時間は、予め設定されている固有値であることを特徴とする請求項6に記載の赤外観察システム。 The infrared observation system according to claim 6, wherein the predetermined time for acquiring still image data in a rendered state of the infrared absorbing dye is a preset eigenvalue. 前記画像解析手段は、前記赤外吸収色素の最大色素量を検出し、その検出結果に基づいて画像解析をおこなうことを特徴とする請求項1に記載の赤外観察システム。 The infrared observation system according to claim 1, wherein the image analysis unit detects the maximum dye amount of the infrared absorbing dye and performs image analysis based on the detection result. 前記画像解析手段は、前記赤外吸収色素による描出開始時点から所定時間の経過後における前記赤外吸収色素の描出状態の静止画像データに基づいて色成分を定量化する画像解析をおこなうことを特徴とする請求項1に記載の赤外観察システム。 The image analysis means performs an image analysis for quantifying a color component based on still image data of a drawing state of the infrared absorbing dye after a lapse of a predetermined time from the drawing start time by the infrared absorbing dye. The infrared observation system according to claim 1. 前記表示装置は、前記撮像装置により撮像された画像と前記画像解析手段による画像解析処理の結果生成される画像とを切り替えて表示し得るようにしたことを特徴とする請求項2から請求項10までのうちいずれかひとつに記載の赤外観察システム。 11. The display device according to claim 2, wherein the display device can switch and display an image captured by the imaging device and an image generated as a result of image analysis processing by the image analysis means. The infrared observation system according to any one of the above. 前記表示装置は、前記撮像装置により撮像された画像と前記画像解析手段による画像解析処理の結果生成される画像とを同一画面内に並べて表示するようにしたことを特徴とする請求項2から請求項10までのうちいずれかひとつに記載の赤外観察システム。 3. The display device according to claim 2, wherein the display device displays an image captured by the imaging device and an image generated as a result of the image analysis processing by the image analysis unit side by side on the same screen. Item 15. The infrared observation system according to any one of Items 10 to 10. 請求項1から請求項12までのうちいずれかひとつに記載の赤外観察システムは、赤外内視鏡システムであることを特徴とする。 The infrared observation system according to any one of claims 1 to 12 is an infrared endoscope system. 805nmの波長を含む第1の波長帯域の光と805nmの波長を含まずそれよりも長波長側の第2の波長帯域の光とを放射する光源装置と、この光源装置から放射された光により照射された被写体の前記第1の波長帯域の像及び前記第2の波長帯域の像を撮像する撮像装置と、この撮像装置により撮像された前記第1の波長帯域の像と前記第2の波長帯域の像とを各々赤色または緑色または青色のいずれかの色成分として表示する表示手段とからなる観察装置を少なくとも具備する赤外観察システムによる病変部の特定方法において、
赤外吸収色素を患者に投与する工程と、
赤外吸収色素の描出範囲を前記観察装置で観察する工程と、
赤外吸収色素の色素量を検出し定量化する画像解析処理工程を備えたことを特徴とする赤外観察システムによる病変部の特定方法。
A light source device that emits light in a first wavelength band including a wavelength of 805 nm and light in a second wavelength band that does not include a wavelength of 805 nm and that is longer than the wavelength band, and light emitted from the light source device An imaging apparatus that captures the image of the first wavelength band and the image of the second wavelength band of the irradiated subject, the image of the first wavelength band captured by the imaging apparatus, and the second wavelength In a method for identifying a lesion by an infrared observation system comprising at least an observation device comprising a display means for displaying an image of a band as a color component of either red, green, or blue,
Administering an infrared absorbing dye to a patient;
Observing the imaging range of the infrared absorbing dye with the observation device;
A method for identifying a lesion using an infrared observation system, comprising an image analysis processing step for detecting and quantifying the amount of the infrared absorbing pigment.
前記画像解析処理工程によって得られる解析結果を画像化し前記表示装置によって表示する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項14に記載の赤外観察システムによる病変部の特定方法。 The method for identifying a lesioned part by an infrared observation system according to claim 14, further comprising the step of imaging the analysis result obtained by the image analysis processing step and displaying the result on the display device. 前記観察装置で観察する部位は胸腔内であることを特徴とする請求項14に記載の赤外観察システムによる病変部の特定方法。 The site | part observed with the said observation apparatus is in a thoracic cavity, The identification method of the lesioned part by the infrared observation system of Claim 14 characterized by the above-mentioned. 前記画像解析処理工程によって得られる解析結果に応じて処置を施す工程を、さらに有することを特徴とする請求項14に記載の赤外観察システムによる病変部の特定方法。 The method for identifying a lesion site by an infrared observation system according to claim 14, further comprising a step of performing a treatment according to an analysis result obtained by the image analysis processing step. 請求項14から請求項17までのうちいずれかひとつに記載の赤外観察システムによる病変部の特定方法は、赤外内視鏡システムを用いておこなわれるものであることを特徴とする。 The lesion identification method using the infrared observation system according to any one of claims 14 to 17 is performed using an infrared endoscope system.
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