JP2007130466A - 生体内画像化装置におけるフレーム取得速度制御装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生体内画像化システムおよびその操作方法を提供する。
【解決手段】生体内画像化システムは、光源と撮像装置とを含む生体内画像化装置と、撮像装置によって取得された二つ以上の画像に基づいて生成された制御信号を処理し、その制御信号を用いて撮像装置による画像化のタイミングを調整するためのプロセッサとを備える。プロセッサは、外部ユニットに一体の部分であるか、または、生体内画像化装置に一体の部分である。
【選択図】図１

Description

体内通路または空腔の生体内画像化装置（ｉｎ−ｖｉｖｏ ｉｍａｇｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）および方法は、当該技術分野においては、よく知られている。そうした装置には、体内の種々の空腔を画像化するための種々の内視鏡画像化システムや装置、例えば生体内カプセル（ｉｎ−ｖｉｖｏ ｃａｐｓｕｌｅ）が搭載されている。

画像化装置は、例えば、体内を移動しながら腸の表面の画像を取得して、その取得画像は、被検者の体外に置かれた画像記録装置に一定のフレームレートで連続的に転送され、医師により診断される。体内の通路または空腔を移動する装置の動きは必ずしも一様ではない。例えば、胃腸管（ＧＩ管）を通過する生体内カプセルは、ＧＩ管のある部分では「ゆっくり」移動し、ある時点および／またはある位置で「速く」移動し始めるかもしれない。生体内装置で画像を一定の時間幅で取得しているとき、カプセルの動きが突然変わると、患者を診断する医師は、ＧＩ管のその部分の画質が悪化した画像を受け取ることになる。

画像化装置によって画像を取得する速度、および／またはそれを受信装置または記録装置に転送する速度を制御するには種々の方法が使用される。そうした方法には、例えば手動で制御信号を画像化装置に送って、画像化装置による画像取得速度およびそれに対応するフレーム転送速度を調整する方法がある。

しかし、例えばＧＩ管の画像を取得する生体内画像化装置は、医師など、人間に必ずしもリアルタイムでモニターされるものではない。まず、画像取得処理全体が、自動的に画像記録装置に記録され、それから、記録された画像の処理および／または画像強調が行われる。そのうえ、処理をリアルタイムでモニターするとしても、すでに装置が一旦動きを変え始めると、人間が介入して画像取得速度を調整しようとしても、もはや手遅れであることが少なくない。

本発明は、その移動速度あるいは移動パターンが変化する生体内画像化装置において、画像取得速度またはフレーム転送速度を、例えばリアルタイム、かつ自動的に調整するための装置および方法を提供する。

例えば、装置の動きは、個々の事例によって程度に差はあるものの、体内圧力、および通路および／または空腔の構造といった種々の要因によって影響を受ける。本発明の実施形態は、コントローラを搭載した生体内画像化装置を提供し、そのコントローラは、例えば画像取得サイクル中に光源および撮像装置を作動させて、少なくとも二つの画像を取得し、取得した二つの画像を処理し、画像取得サイクルを調整するように設計され、その結果、画像化装置の移動速度が変化しても、人間の介入を必要とせず、例えば取得した画像フレームおよび／または取得した一連の画像フレームが、実質的に関係部位全体、例えば実質的にＧＩ管全体あるいは実質的にＧＩ管指定部位全体を画像化する。

次に、本発明の種々の実施形態を説明する。説明にあたっては、本発明を容易に理解することができるよう、具体的な構成および詳細を記載する。しかし、具体的な構成や詳細が記載されていなくても、当業者は本発明を実施し得る。なお、本発明が曖昧にならない限り、周知の特徴は省略または単純化して記載する。

本明細書の実施形態に使用されるいくつかの基本事項および操作手順は、２００２年７月２５日出願、２００３年６月２６日公告の米国出願第１０／２０２６０８号、公告番号ＵＳ−２００３−０１１７４９１−Ａ１、２００１年３月８日出願、２００１年１１月１日公告の米国出願第０９／８００４７０号、公告番号ＵＳ−２００１−００３５９０２−Ａ１、およびアイダン（Ｉｄｄａｎ）らの米国特許第５６０４５３１号に記載されている。これらの出願および特許を参照することにより、その開示内容全体が本明細書に組み込まれる。ここに記載する本発明の実施形態は、胃腸管（ＧＩ管）の画像化に適合するように構成されているが、ここに記載する装置および方法は、身体の他の空腔または空隙の画像化に適合させることもできる。

図１は、本発明の好適な実施形態による、画像の取得およびフレームの転送を調整できるようにした生体内画像化システムの概念図である。図１に示すシステム２は、生体内画像化装置４および外部受信／送信モジュールまたはユニット６を搭載している。システム２は、独立した演算ユニット、例えばパーソナルコンピュータまたはワークステーション８および表示パネル１８を搭載することもできる。

本発明の一つの実施形態によれば、装置４は、典型的には自立的かつ嚥下可能（ｓｗａｌｌｏｗａｂｌｅ）な、長方形、卵形または球形のカプセルであり、あるいはそのようなカプセルを具備するが、装置４は、別の形状をなし、必ずしも嚥下可能であり、あるいは自立的である必要はない。

装置４の実施形態は、典型的には自立的であり、典型的には内蔵型である。例えば、装置４はカプセルであってもよいし、別のユニットであってもよく、すべての構成要素、例えば撮像装置、照明ユニット、電源ユニット、制御ユニット、および転送／受信ユニットは、装置本体の容器またはシェル５の中に実質的に内蔵されるか、封入され、前記容器またはシェル５は、二つ以上の構成を包含する。装置４は、例えば電力の供給を受けたりデータを転送したりするためのワイヤまたはケーブルを必要としない。装置４は、外部受信／転送モジュール、例えば受信／送信装置６とやりとりをしてデータや制御などの機能を与えるための送信／受信装置を搭載する。装置４の送信／受信装置は、画像などのデータを装置４から転送し、外部受信／送信装置から信号（例えば制御信号）を受信する。電力は、例えば一つ以上の内部バッテリによって、または無線受信システムを通じて装置４に供給される。他の実施形態では別の構成と能力とを具備する。例えば、構成要素は、複数個の場所またはユニットに分散配置することができる。制御情報は外部情報源から受け取ることも可能である。

以下の説明で例示するように、容器またはシェル５に収容された画像化装置４は、例えば体の内部を移動しながら、体腔内壁の一連の画像のような情報を収集する。一連の画像は無線または有線の転送手段１０を通して体外の受信／送信装置６に転送される。受信／送信装置６は、メモリ１２を搭載し、装置４から受け取った情報はメモリ１２に記録される。また、受信／送信装置６は、例えば装置４から受け取ったデータを処理したり、装置４に送信すべき制御信号を生成させるためのプロセッサ１９を搭載する。別の適当なデータや信号をプロセッサ１９で処理することもできる。受信／送信装置６は、ＬＣＤ、ＴＦＴ、ＣＲＴ、ＯＬＥＤなどの適当な表示パネル１８を任意かつ選択的に搭載することができる。すなわち、表示パネル１８を受信／送信装置６に組み込むこともできる。受信／送信装置６は、例えば無線または有線転送手段１４を通じて、受け取った情報あるいは記録した情報を表示装置１８またはワークステーション８に転送する。なお、このような転送は、装置４から情報を受信／記録しながら行うこともできる。

ワークステーション８は、装置４がまだ患者の体内にあって、装置４が収集した情報を受信／送信装置６がまだ記録している間に、受信／送信装置６から受け取った情報を処理し、および／またはオペレータに提示するためのプロセッサ１７を搭載する。例えば、ワークステーション８は、表示ユニット１６を搭載し、メモリ１２に記録された一連の画像を表示ユニット１６に表示する。表示装置１６は、ＬＣＤ、ＴＦＴ、ＣＲＴ、ＯＬＥＤのような適当な手段を搭載することができる。

画像化装置４は、体のＧＩ管に沿って移動しながら、あらかじめ決められた取得速度、または初期取得速度で画像を取得する。例えば、装置４は、毎秒２フレームの速度（２Ｈｚ）で画像を取得することができる。他のベースレートを使用してもよく、例えば、４Ｈｚまたは７Ｈｚの速度で画像を取得することもできる。本発明の好適な実施形態によれば、装置４はいくつかの「特殊な」画像を取得し、その特殊な画像を装置４によって処理するか、部分的に処理して、例えば制御信号または制御パラメータ、例えばフレームレート制御信号を生成させることができる。別の実施形態として、その特殊な画像を受信／送信装置６に転送し、つづいてプロセッサ１９で処理し、および／または解析することもできる。特殊な画像は、画像化処理を解析するために使用されるが、使用者には表示されない「制御画像」であってもよい。制御信号または調整信号、例えばフレームレート制御信号は、受信／送信モジュール６によって装置４に送られ、装置４の動作を調整するか、前記のように装置４内で生成させることもできる。別の実施形態において、画像取得速度は、自動調整することもできるし、ワークステーション８で画像診断する専門スタッフまたは医師が手動で調整することも可能である。

図２は、本発明の好適な実施形態による、画像の取得および転送のフレームレート制御システムを搭載する生体内画像化装置を説明する概略ブロック図である。装置３０は、図１の装置４と類似し、画像化ユニット３４、例えば光学ユニット３２を介してＧＩ管の画像を取得するようにしたＣＭＯＳ撮像装置を搭載する。取得される画像は、さまざまであって、例えば「正規画像（ｒｅｇｕｌａｒ ｉｍａｇｅs）」や「制御画像」を含むことができる。「正規画像」は、例えば医師が診断するために例えば取得され、例えば表示パネル１８および／またはワークステーション８の表示ユニット１６（図１）に表示するために体外に転送される画像である。「制御画像」は、例えばフレームレートを制御する目的で取得される特別な画像であって、記録して使用者に表示する画像ではない。制御画像は、撮像装置または画像化ユニット３４（図２）の、例えば後記図７に示す画素サブセットまたはサブグループによって取得される画像であって、正規画像とは解像度が異なることもあり、表示されないかもしれないし、および／または表示に適するように取得されないかもしれない。プロセッサユニット３６および／または画像化ユニット３４は、一組の制御画像を処理または解析して制御信号を生成する。プロセッサユニット３６はコントローラであって、制御信号に基づいて、例えば、画像の取得およびフレーム転送の速度のような画像取得処理のパラメータを調整する。本発明の一つの実施形態によれば、プロセッサユニット３６は、画像化ユニット３４の動作と、ワークステーション８のプロセッサ１７または受信／送信装置６（図１）によって処理すべき取得制御画像を外部に転送するために動作可能に画像化ユニット３４に接続された送信／受信ユニット４６の動作とを制御する。受信／送信装置６は、例えば制御信号を生成するか、もしくは、装置４の動作パラメータを変更する。制御信号の調整またはパラメータの調整には、画像取得速度および／または取得した画像のフレーミングおよび転送が含まれる。本発明の一つの実施形態によれば、プロセッサユニット３６は、転送電力を節約するために制御画像および正規画像を同じフレームで外部受信装置に転送することもできるし、別々に画像を転送することができる。本発明の好適な実施形態によれば、プロセッサ３６は、制御信号の取得、処理、および／または転送の過程で制御画像の全部または一部をメモリ３８に保存することができる。

装置３０は、一つ以上の光源４４を搭載し、適当な方法で照明制御ユニット４０に接続される。照明制御ユニット４０は、使用される光源４４の強度、照明時間、および／または個数を制御する。さらに、装置３０は一つ以上の電源装置４８を搭載する。

図３は、本発明の一つの実施形態による、人体ＧＩ管に沿って短い動きをする生体内画像化装置を説明する模式図である。装置３００は、ＧＩ管３０９に沿って位置３２１から位置３２２まで短く動く。例えば、画像化装置３００は、位置３２１にあるとき、ＧＩ管３０９の位置３０１、３０２および３０３における画像を、画像化センサ３１０の画素領域３１１に取得する。装置３００が短い動きをした後、同じ画像が位置３２２で同じ画像化センサ３１０のわずかに異なる画素領域３１２に取得される。装置３００は、図３では内腔からやや離れた位置に示すが、実際の使用では、必要に応じて、空腔の壁またはその他の組織に当接するか、あるいは前記の壁またはその他の組織に囲まれる。

あらかじめ決められた時間にわたって短い動きが行われる画像化装置３００の平均移動速度は、例えば画素のレベル信号強度を比較する方法に基づき、例えば画像パターン認識を通して画素領域３１１と３１２との間の差し引き（ｏｆｆｓｅｔ）量を決定することによって、推定または計算することができる。しかし、本発明はこの点に関して制約されるものではなく、平均移動速度またはその他の移動速度は、別の方法で推定または計算することもできる。推定された移動速度は基準速度と比較される。画像化装置３００は、決定すべきフレーム転送速度の調整量を、計算した速度と基準速度との差を使用して決定する。

次に、本発明の好適な実施形態による、制御画像を取得する種々の方法を模式的に説明する。しかし、下記以外の方法またはアプローチも利用可能である。なお、以下の説明において、「フラッシュ（ｆｌａｓｈ）」および「照明（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）」の用語は相互に置換可能である。画像取得速度はフレーム転送速度と同じであることが好ましいが、この点に関して本発明は制約されるものではない。本発明の好適な実施形態によれば、画像化装置は必ずしも取得した画像をすべて転送する必要はなく、フレーム転送速度を制御するため、例えば取得した別の画像をすべて送ってもよい。それゆえ、フレーム転送速度は画像取得速度より低いかもしれない。

図４は、本発明の実施形態による、フレームレート制御機構を搭載する生体内画像化装置における照明および画像取得処理の時間的な流れを説明する模式図である。画像化装置は、第一制御画像を取得するため、例えば正規の光フラッシュ（ｒｅｇｕｌａｒ ｌｉｇｈｔ ｆｌａｓｈ）４１２より前に、前段階光パルス、例えば光パルス４０２を使用する。つづいて、画像化装置は、正規フラッシュによって正規画像を取得し、その取得した正規画像の少なくとも一部を第二制御画像として使用する。次に、画像化装置は、第一および第二制御画像を処理し解析して、例えばシーン変化、照明、画像化装置の平均移動速度の変化や他の変化に関連する制御信号を生成する。次に、画像化装置は、制御信号を使用して、画像取得即ち画像化、および、フレームの転送即ちフレーミングの速度またはサイクルを調整する。正規画像の場合、通常、使用者が制御画像を見ることはないし、使用者に制御画像が表示されることもない。

本発明の実施形態によれば、照明および画像取得の処理は一連のサイクルを含む。例えば、持続時間がΔＴ_１０の第一サイクル４１１は、時間Ｔ_１で始まり、時間Ｔ_２で終了する。持続時間がΔＴ_２０の第二サイクル４２１は、時間Ｔ_２で始まり、時間Ｔ_３で終了する。持続時間がΔＴ_３０の第三サイクル４３１は、時間Ｔ_３で始まり、時間Ｔ_４で終了する。

照明および画像取得のサイクルは、例えば４つの期間を有する。これ以外の期間数も使用することができる。例えば、第一サイクル４１１は、例えば組み合わせ持続時間がΔＴ_０の前段階フラッシュ照明期間４０２及びそれにつづく暗期間４０４と、持続時間がΔＴ_１１の正規フラッシュ期間４１２と、持続時間がΔＴ_１２の正規暗期間４１４とを含む。図４には、前段階照明期間４０２および正規フラッシュ期間４１２が斜線で示してある。期間ΔＴ_０は、好ましくは固定されるが、この点に関して、本発明は制約されるものではない。以下に詳しく述べるように、本発明の一つの実施形態によれば、フレームレートを制御するために、正規フラッシュ期間後の暗期間、例えば持続時間がΔＴ_１２の暗期間４１４が調整される。

第二サイクル４２１および第三サイクル４３１は、第一サイクル４１１の場合と同様、前段階フラッシュ照明期間４０２と暗期間４０４とを持つ。加えて、第二サイクル４２１は持続時間がΔＴ_２１の正規フラッシュ期間４２２と、持続時間がΔＴ_２２の正規暗期間４２４とを持ち、両者は第一サイクル４１１のそれと同じであることもありうるし、違っていることもありうる。同様に、第三サイクル４３１は持続時間がΔＴ_３１の正規フラッシュ期間４３２と、持続時間がΔＴ_３２の正規暗期間４３４とを持ち、両者は第一サイクル４１１のそれと同じであることもありうるし、違っていることもありうる。

フラッシュ期間、例えば前段階フラッシュ照明４０２および／または正規フラッシュ期間４１２の間に、光源４４（図２）が点灯されＧＩ管が照らされて、一つ以上の制御画像が取得される。暗期間（例えば光が当てられていない期間）、例えば暗期間４０４および／または４１４の間に、画像化ユニット３４（図２）のいくつかの画素がスキャニングされ、取得された制御画像から画像信号を得ることができる。画像信号は一時的にメモリに保存されるか、体外に転送される。

例えば、画像シーン、画像化装置の向き、および／または画像化装置の平均移動速度に変化があれば、それに関連する制御信号を得るため、暗期間４１４の間に、あるいは別の任意の期間に、複数の制御画像信号を例えば相互に比較するか、あるいは正規画像と比較するといった解析が（別の要因の解析を用いることも可能であるが）行われる。この解析は、内部プロセッサ、例えばプロセッサ３６（図２）および／または外部プロセッサ、例えば受信／送信装置（図１）の一部をなすプロセッサ１９か、またはプロセッサ１７（図１）によって行われる。制御画像信号は、正規画像信号と共に外部プロセッサに転送されるか、独立したフレームとして送られる。例えば、画像変化速度が速くなったり、画像化装置の移動速度が速くなると、多くの画像が取得されるようにするため、画像化時間または画像化サイクル、または画像化期間および／または点灯期間、例えば画像取得即ち画像化およびフレームの転送即ちフレーミングを調整するには、内部に生成させた制御信号および／または外部プロッセサから受信した制御信号が使用される。フレーミングには、例えば画像の転送が含まれる。サイクルは、そのあとに続くサイクルの開始時間、例えば第二サイクル４２１の開始時間Ｔ_２を制御することによって調整される。例えば、暗期間４１４を調整することによって、画像化およびフレーミングの速度またはサイクルが制御される。

本発明の一つの実施形態によれば、サイクル調整は、後続のサイクル、例えばすぐ後ろのサイクル４２１ではなくて、第三サイクル４３１で開始され実行される。
本発明のもう一つの実施形態によれば、画像化サイクルを調整しないで、取得した画像を選択的に転送し、いくつかの別の画像の転送を省略することで、画像フレーム取得速度および／または転送速度を下げ、縮小し、または短縮することができる。

前段階フラッシュ光パルス４０２の持続時間はΔｔ_１である。第一制御画像は、前段階フラッシュ照明の間に取得され、例えば暗期間４０４の間にスキャニングされ、第一制御画像信号に変換される。画像は、例えば撮像装置または画像化ユニット３４（図２）の画素サブセットである画素群からスキャニングされる。撮像装置の画素は暗期間４０４の間にリセットされる。正規画像は、例えば正規フラッシュ期間４１２のあとで取得され、暗期間４１４の間にスキャニングされて正規画像信号に変換される。第一制御画像信号および正規画像信号は、例えば外部受信／送信装置６に転送される。外部受信／送信装置６のプロセッサ１９（またはワークステーション８のプロセッサ１７）は、例えば第一制御画像信号に対する画素サブセットと関連する正規画像信号から第二制御画像信号（「編集画像信号」）を抽出する。別の実施形態において、第二制御画像信号は、装置３０の内部プロセッサ３６で抽出することができる（図２）。抽出された第二制御画像信号は、第一制御画像信号と比較され、それから、例えばシーン変化に対する画像化装置の平均速度に対応する画像位置または画像シーン変化速度が、推定または計算される。本発明の一つの実施形態によれば、制御画像信号は、適切な信号処理を行うため、電力の形で規格化される。

第一制御画像および第二制御画像が、画像取得およびフレーム転送の異なるサイクルからでも取得できることは、当業者であれば容易に理解し得る。例えば、第一制御画像が、サイクル４１１の前段階フラッシュ照明４０２の間に取得され、第二制御画像が、サイクル４２１の正規フラッシュ４２２の間に取得されてもよい。

図５は、フレームレート制御機構を搭載する、本発明のもう一つの実施形態による生体内画像化装置における照明および画像取得処理のタイミングを説明する概略図である。
画像化装置は正規フラッシュ後に正規画像を取得し、その正規画像の少なくとも一部は第一制御画像として使用される。画像化装置は、第二制御画像を取得するために、例えば正規フラッシュ５１２のあとに、後段階フラッシュ光パルス、例えば光パルス５０２を使用する。画像化装置は、第一画像信号および第二画像信号を得るため、第一制御画像および第二制御画像をスキャニングし、得られた画像信号を処理して制御信号を得る。この制御信号は、例えば、画像化装置の向き、あるいは平均移動速度の変化を反映しており、画像化サイクル、取得および画像化、ならびにフレームの転送、即ちフレーミングを調整するために使用できる。正規画像の場合、通常、使用者が制御画像を見ることはないし、使用者に制御画像が表示されることもない。

本発明の一つの実施形態によれば、照明および画像取得の処理は一連のサイクルを含む。例えば、持続時間がΔＴ_１０の第一サイクル５１１は、時間Ｔ_１で始まり、時間Ｔ_２で終了する。持続時間がΔＴ_２０の第二サイクル５２１は、時間Ｔ_２で始まり、時間Ｔ_３で終了する。持続時間がΔＴ_３０の第三サイクル５３１は、時間Ｔ_３で始まり、時間Ｔ_４で終了する。

画像取得および処理のサイクルは、例えば４つの期間を持つ。これ以外の期間数もを使用することができる。例えば、サイクル５１１は、持続時間がΔＴ_１１の正規フラッシュ期間５１２、持続時間がΔＴ_０の正規暗期間５１４、組み合わせ持続時間がΔＴ_１２の後段階フラッシュ照明期間５０２およびそれにつづく暗期間５０４を含む。図５には、正規フラッシュ期間５１２および後段階照明期間５０２が、斜線で示してある。期間ΔＴ_０は、好ましくは固定されるが、この点に関して、本発明は制約されるものではない。後段階フラッシュ照明期間５０２は、時間ｔ_１に始まる。以下に詳しく述べるように、本発明の一つの実施形態によれば、フレームレートを制御するため、後段階フラッシュ照明後の暗期間に、例えば持続時間がΔＴ_１２の暗期間５０４が調整される。

図４に関する上記説明と同様、正規フラッシュ期間５１２および後段階フラッシュ照明期間５０２の間に、制御画像が取得される。暗期間５１４および５０４の間に、画像化ユニット３４の少なくとも画素サブセット（図２）がスキャニングされ、取得された制御画像から一組の制御画像信号が得られる。画素は暗期間５１４および５０４の間にリセットされる。前記一組の制御画像信号は、例えば内部プロセッサ３６（図２）および／または外部受信／送信装置６（図１）および／またはプロセッサ１７（図１）で処理、解析され、例えば制御信号または調整パラメータを生成させる。本発明の一つの実施形態によれば、画像信号は、正規画像信号と共に外部プロセッサに転送されるか、独立したフレームとして送られる。画像化期間または画像化サイクル、例えば画像の取得、即ち画像化、およびフレームの転送、即ちフレーミングのタイミングまたはサイクルを調整するには、内部に生成させた制御信号または外部から受信した制御信号が使用される。サイクルの期間を調整するには、例えば第二サイクル５２１の開始時間Ｔ_２を制御することによって調整できる。例えば、持続時間がΔＴ１２の暗期間５０４を調整することによって、画像化、照明および／またはフレーミングの速度またはサイクルが制御される。

本発明の一つの実施形態によれば、画像化サイクルを調整しないで、取得した画像の一部を選択的に転送し、残りの画像の一部を省略することによっても、フレーミングサイクルを低くできる。本発明のもう一つの実施形態によれば、ほかの後続サイクル、例えばサイクル５３１の開始時間を調整することによって調整される。

正規フラッシュ期間５１２のあとに取得される画像をスキャニングすることにより、正規画像信号が得られる。一つの実施形態によれば、この正規画像信号を、例えば外部受信／送信装置６に転送して、プロセッサ１９（またはワークステーション８のプロセッサ１７）で処理すると、第一制御画像信号（「編集画像信号」）が得られる。もう一つの実施形態によれば、第一制御画像信号は、装置３０の内部プロセッサ３６（図２）によって得られる。第一制御画像は、撮像装置３４の画素サブセットから抽出される。第二制御画像は、後段階フラッシュ照明５０２の間に取得され、例えば暗期間５０４の間にスキャニングされて第二制御画像信号に変換される。後段階フラッシュ光パルス５０２の持続時間はΔｔ_１である。第二制御画像信号は、第一制御画像信号と比較され、要因、例えば画像シーン変化速度、および／または画像化装置の平均速度に対応する画像位置変化速度が推定または計算される。本発明の一つの実施形態によれば、第一および第二制御画像信号は、適切な信号処理および比較を行うため、電力の形で規格化され、制御信号を生成する。この制御信号は、例えば画像の取得、即ち画像化、またはフレームの転送、即ちフレーミングの速度を増減することもできるし、あるいは画像の変化速度に対する画像取得速度を一定に保ちながら、取得した画像の一部を省略してフレーム転送速度を下げることもできる。例えば、画像変化速度が増すときは、より多くの画像が取得され、ＧＩ管に何か急激な状況変化があることを示す。

本発明の一つの実施形態によれば、第一制御画像および第二制御画像は、画像取得およびフレーム転送の異なるサイクルから取得される。例えば第一制御画像はサイクル５１１の正規フラッシュ５１２の間に取得され、第二制御画像はサイクル５２１または任意の後続サイクルから取得される。一つ以上の制御信号を生成させて画像化装置の動作特性を制御するため、二つ以上の制御画像が取得される。

図６は、本発明のさらにもう一つの実施形態による、フレームレート制御機構を搭載する生体内画像化装置の画像取得処理を説明する模式図である。画像化装置は、正規フラッシュ以外に別のフラッシュを必要とせず、例えば正規フラッシュ期間の間に画像化センサをマルチスキャニング（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｓｃａｎｎｉｎｇ）することにより、一組の制御画像を得ることができる。画像の取得即ち画像化、およびフレームの転送即ちフレーミングの速度またはサイクルを調整するため、取得された制御画像をスキャニングして得られた画像信号は処理および／または解析される。

本発明の好適な実施形態によれば、照明および画像取得の処理は、一連のサイクルまたは期間を持つ。例えば、持続時間がΔＴ_１０の第一サイクル６１１は、時間Ｔ_１で始まり、時間Ｔ_２で終了する。持続時間がΔＴ_２０の第二サイクル６２１は、時間Ｔ_２で始まり、時間Ｔ_３で終了する。持続時間がΔＴ_３０の第三サイクル６３１は、時間Ｔ_３で始まり、時間Ｔ_４で終了する。

画像取得と処理のサイクルは、正規フラッシュ期間および正規暗期間を持つ。例えば、第一サイクル６１１は、持続時間がΔＴ_１１のフラッシュ期間６１２および持続時間がΔＴ_１２の暗期間６１４（例えば照明が使われないとき）を持つ。図６では、フラッシュ期間６１２が斜線で示してある。以下に詳しく説明するように、本発明の好適な実施形態によれば、フレームレートを制御するため、持続時間がΔＴ_１２の暗期間６１４が調整される。

本発明の一つの実施形態によれば、画像化装置、例えば装置３０（図２）は、フラッシュ期間６１２の間に、第一画像データ群を時間ｔ_１でスキャニングし、保存、記録し、それから第二画像データ群を時間ｔ_２でスキャニングし、保存、記録する。時間幅Δｔ_１の間の、時間ｔ_１と時間ｔ_２とにおけるスキャニング信号の強度差が、第一制御画像信号として使用される。次に、画像化装置は、第三画像群を時間ｔ_３でスキャニングし、保存、記録し、それから第四画像データ群を時間ｔ_４でスキャニングし、保存、記録する。時間幅Δｔ_２の間の、時間ｔ_３と時間ｔ_４とにおけるスキャニング信号の強度差が、第二制御画像信号として使用される。三つの画像データ群を得るためには、三つの異なる時間に画像化装置をスキャニングすればよいことは、当業者であれば容易に理解できよう。第一および第二制御画像信号として、任意の二つの画像データ群間の信号強度差を使用することができる。

第一および第二画像信号は、処理するためメモリに保存され、および／またはあとで、例えば暗期間６１４の間に処理するため外部プロセッサに転送される。本発明の一つの実施形態によれば、持続時間がΔＴ_０における、ｔ_１とｔ_３の間の時間差をあらかじめ決めておくことができるが、この点に関して、本発明は制約されるものではない。ｔ_１とｔ_３の間の時間幅はフラッシュ期間６１２の中で調整される。

時間幅がΔｔ_１およびΔｔ_２から得られる第一および第二画像信号は、暗期間６１４またはその一部の期間の間に、プロセッサ３６、プロセッサ１９（図２）によって処理され、および／または外部プロセッサに転送され、処理される。画像データあるいは画像化装置の移動速度に変化があると、その変化は、推定または計算され、画像の取得即ち画像化、およびフレームの転送即ちフレーミングに対して速度またはサイクルの調整が行われる。速度またはサイクルの調整は、第二サイクル６２１の開始時間Ｔ_２または任意のサイクルを調整することにより行われ、画像化ユニット３４の画素は暗期間６１４の間にリセットされる。

本発明の一つの実施形態によれば、時間幅Δｔ_１およびΔｔ_２は、画像の希望する鮮明さおよび画像取得中の照明強度に基づいて調整される。また、適正な信号処理を行うためには、Δｔ_１およびΔｔ_２の間に取得される制御画像からスキャニングされる信号は電力の形で規格化される。

上述した図４，５および６に示す本発明の実施形態および本発明のもう一つの実施形態において、フレーム転送速度を遅くしたい場合、画像化装置は、画像取得速度を下げないで、画像取得速度または画像化速度を維持することができる。あるいは、本発明の好適な実施形態によれば、画像化装置は、取得した画像を選択的に転送し、残りの画像の一部を省略することにより、より低い速度で画像フレームを転送することができる。

図７は、本発明の一つの実施形態による、フレームレート制御機構を搭載する画像化ユニット画素群を上から見た模式図である。図７には、例えば図２に示す画像化ユニット３４の一部を構成する画素群７００が、１５×１８画素列によって模式的に描かれている。しかし、画素の数は種々の要因によって左右され、例えばサンプリングされる二つの画像間の時間幅や、画像化装置の予想平均移動速度などによって、多くもなるし、少なくもなる。

本発明の一つの実施形態によれば、制御画像を取得するためにサンプリングまたはスキャニングされる画素は、特別に作られる画素であってよいし、並列アクセスまたはサンプリング回路のような特殊な読み出しを行うアナログフォトダイオードであってもよい。このような画素は、均質な画素構成を持つ画像化センサ、例えばＣＭＯＳ撮像装置の同じ画素数を順次スキャニングするのにかかる時間と比べて、スキャニング結果の読み出し時間が短いために有利である。

例えば画素７１１〜７１６で表される画像を含む画像画素出力の第一の組が記録される。あらかじめ決められた時間幅が経過したら、画素出力の第二の組が記録される。第二画素出力を解析することによって、画素７１１〜７１６で表される画像が画素７２１〜７２６で表される位置へ移動したことが確認される。例えば、画像化装置の移動距離は、垂直方向に「画素距離」で４つ、水平方向に「画素距離」で３つの画素移動、または５画素分の直線距離の画素移動によって表される。あらかじめ決められた時間幅の間に画像の移動が起こったら、装置の移動速度が計算され、画像取得速度およびフレーム転送速度の調整に使用される。

二つの画像化動作に対して、点滅強度および照明持続時間が異なるため、画素群によって生成される信号強度またはデータ強度は異なる。それゆえ、パターン認識およびパターン処理が簡単に行えるようにするためには、信号を増幅および／または減衰して、強度を同程度にそろえるか、ソフトウェアによる処理過程で規格化する。

図８は、本発明の一つの実施形態による、前段階フラッシュ制御画像サンプリング機構を搭載する生体内画像化装置によるフレームレート制御実施方法を説明する概略フローチャートである。

ブロック８０２において、画像化装置、例えば画像化装置３０（図２）は、第一制御画像を取得するため、前段階フラッシュ照明を行う。前段階フラッシュ照明につづいて、ブロック８０４において、画像化装置は、画像化装置３０の画像化センサまたは画像化ユニット３４のあらかじめ選択した一組の画素をスキャニングして、第一制御画像信号を得る。次に、ブロック８０６に示すように、画像化装置は画素をリセットして、あらかじめ決めておいた時間が経過するのを待つ。次に、ブロック８０８において、画像化装置３０は正規フラッシュの実行に進み、それから画素をスキャニングして正規画像を得る。ブロック８１０に示すように、得られた正規画像から、できれば第一制御画像に対してあらかじめ選択した画素の対応する組から、第二制御画像信号（ここでは編集画像信号という）を抽出するか、またはサンプリングする。抽出またはサンプリングは、画像化装置３０の内部プロセッサ３６および／または外部プロセッサ、例えばプロセッサ１９および／またはプロセッサ１７（図１）によって行われる。ブロック８１２において、第一および第二制御画像信号の解析および比較が行われる。一つの実施例において、ＧＩ管のシーン変化に対して、平均移動速度の計算が行われる。解析および計算処理には、取得された制御画像信号電力の規格化が含まれ、上で述べたと同様、制御画像信号を外部受信／送信装置６に転送することと、それにつづいて、外部受信／送信装置６から制御信号を受け取ることとが含まれる。制御画像は、プロセッサ３６（図２）によって内部的にも解析され、制御信号を生成する。ブロック８１４に示すように、速度制御信号を使って画像化装置の画像取得速度およびフレーム転送速度が調整される。

図９は、本発明の別の好適な実施形態による、後段階フラッシュ制御画像をサンプリングする生体内画像化装置によるフレームレート制御実施方法を説明する概略フローチャートである。

ブロック９０２において、画像化装置、例えば画像化装置３０（図２）は、正規画像を取得するために正規フラッシュを実行する。正規フラッシュののち、画像化装置は画素をスキャニングして正規画像信号を得る。ブロック９０４に示すように、正規画像信号から、画像化装置３０画像化ユニットまたは画像化センサ３４のあらかじめ選択した一組の画素から、第一制御画像信号（ここでは編集画像信号という）を抽出するか、またはサンプリングする。ブロック９０６において、画像化装置は、画素をリセットして、あらかじめ決められた時間が経過するのを待つ。ブロック９０８において、画像化装置は、後段階フラッシュ照明の実行に進む。後段階フラッシュ照明につづいて、ブロック９１０において、画像化装置は、例えばあらかじめ選択した対応する一組の画素をスキャニングして、第二制御画像信号を得る。ブロック９１２において、第一および第二制御画像信号の解析が行われ、例えばＧＩ管の画像シーンの変化に対する平均移動速度等の要因が計算される。解析および計算の処理には、取得された制御画像信号電力の規格化が含まれ、上で述べたと同様に、解析するために制御画像を外部受信／送信装置６に転送することと、それにつづいて、外部受信／送信装置６からの制御信号を受け取ることとが含まれる。制御画像信号は、プロセッサ３６（図２）によって内部的にも解析され、制御信号を生成する。ブロック９１４に示すように、制御信号を使って画像化装置の画像取得速度およびフレーム転送速度が調整される。

図１０は、本発明のさらにもう一つの好適な実施形態による、生体内画像化装置によってフレームレート制御を実施する方法を説明する概略フローチャートである。ブロック１００２において、画像化装置は正規フラッシュを実行する。ブロック１００４において、画像化装置は、正規フラッシュの間に、画像化装置画像化センサーのあらかじめ選択した一組の画素を時間ｔ_１でスキャニングし、その結果を保存する。ブロック１００６において、画像化装置は、同じ組の画素を時間ｔ_２でスキャニングし、その結果を保存する。ブロック１００８において、画像化装置はあらかじめ決められた時間が経過するのを待つ。ブロック１０１０において、画像化装置は、同じ組の画素を時間ｔ_３でスキャニングし、その結果を保存する。ブロック１０１２において、画像化装置は、同じ組の画素を時間ｔ_４でスキャニングし、その結果を保存する。ブロック１０１４において、正規フラッシュは終了する。ブロック１０１６において、時間ｔ_１と時間ｔ_２で得られた結果間の違いを計算して第一制御画像を保存する。同様に、時間ｔ_３と時間ｔ_４で得られた結果間の違いを計算して第二制御画像を保存する。ただし、上で述べた結果の違いの計算は、正規フラッシュが終了する前に実行する。ブロック１０１８において、第一および第二制御画像を処理する。この処理には取得した制御画像の規格化と、解析するために制御画像を外部受信装置に転送することと、外部受信装置から速度制御信号を受信することとを含む。しかしこの点に関して、本発明は制約されるものではない。制御画像はプロセッサー３６（図２）によって内部的に解析され、速度制御画像を生成する。ブロック１０２０において、画像化装置の画像取得およびフレーム転送の速度が、速度制御信号によって調整される。
さらに別の実施形態では、その他の動作およびその他の一連の動作を使用することが可能である。

種々の実施形態によって本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の思想の範囲内で、種々の変形や変更が可能であることを理解し得る。

本発明の一つの実施形態による生体内画像化システムの概念図である。 本発明の一つの実施形態による生体内画像化装置を説明する概略ブロック図である。 本発明の一つの実施形態による、人体ＧＩ管に沿って短い動きをする生体内画像化装置を説明する模式図である。 本発明の一つの実施形態による、フレームレート制御機構を搭載する生体内画像化装置における照明および画像取得処理のタイミングを説明する概略図である。 本発明のもう一つの実施形態による、フレームレート制御機構を搭載する生体内画像化装置における照明および画像取得処理のタイミングを説明する概略図である。 本発明のさらにもう一つの実施形態による、フレームレート制御機構を搭載する生体内画像化装置における照明および画像取得処理のタイミングを説明する概略図である。 本発明の一つの実施形態による、フレームレート制御機構を搭載する画像化ユニット画素群の概略図を示す。 本発明の一つの実施形態による、前段階フラッシュを行う生体内画像化装置によるフレームレート制御法を説明する単純化フローチャートである。 本発明のもう一つの実施形態による、後段階フラッシュを行う生体内画像化装置によるフレームレート制御法を説明する単純化フローチャートである。 本発明のさらにもう一つの実施形態による、生体内画像化装置によるフレームレート制御法を説明する単純化フローチャートである。

Claims (17)

1. 生体内画像化システムであって、
   光源と撮像装置とを含む生体内画像化装置と、
   前記撮像装置が取得する二つ以上の画像に基づいて制御信号を生成し、その制御信号を用いて、前記撮像装置による画像取得速度を調整するプロセッサと、
   を備える生体内画像化システム。
2. 請求項１に記載の生体内画像化システムは更に、
   前記生体内画像化装置から少なくとも二つの画像を受け取るための外部ユニットを備える、生体内画像化システム。
3. 請求項２に記載の生体内画像化システムにおいて、
   前記外部ユニットは、生成された前記制御信号を前記生体内画像化装置に送信して、前記撮像装置による画像取得速度を調整する、生体内画像化システム。
4. 請求項１に記載の生体内画像化システムにおいて、
   前記生体内画像化装置は、前記画像を送信し、かつ前記制御信号を受け取る送信／受信装置を含む、生体内画像化システム。
5. 請求項１に記載の生体内画像化システムは更に、
   正規画像化期間の前か、または後にフラッシュ期間を発生させるプロセッサを備える、生体内画像化システム。
6. 請求項１に記載の生体内画像化システムにおいて、
   前記撮像装置は、画素のサブセットに並列アクセス可能な読み出し回路およびサンプリング回路を含む、生体内画像化システム。
7. 請求項１に記載の生体内画像化システムにおいて、
   前記画像化装置は、カプセルの形態をした装置を含み、その装置本体に前記光源と前記撮像装置とが内蔵される、生体内画像化システム。
8. 生体内画像化システムを操作する方法であって、
   体の内腔の少なくとも二つの画像を取得すること、
   二つ以上の前記画像に基づいて制御信号を生成すること、
   前記制御信号に基づいて画像取得サイクルを調整すること、
   を備える方法。
9. 請求項８に記載の方法は更に、
   自律性生体内画像化装置から前記少なくとも二つの画像を受け取ることを備える、方法。
10. 請求項９に記載の方法は更に、
    患者の体外のユニットで前記制御信号を生成することを備える、方法。
11. 請求項１０に記載の方法は更に、
    前記制御信号を前記自律性生体内画像化装置に転送して、該自律性生体内画像化装置による画像取得速度を調整することを備える、方法。
12. 請求項１１に記載の方法において、
    前記画像取得速度を調整することは、画像取得サイクルの開始時間を制御することか、または取得した画像を選択的に転送することを含む、方法。
13. 請求項９に記載の方法は更に、
    前記自律性生体内画像化装置に第一画像を保存すること、
    前記保存された第一画像を、第二画像と共に患者の体外のユニットに転送すること、
    を含む、方法。
14. 請求項８に記載の方法は更に、
    正規画像化期間の間に取得した正規画像を編集するか、または画素のサブセットをスキャニングすることによって、少なくとも一つの画像を得ることを備える、方法。
15. 請求項８に記載の方法は更に、
    正規画像化期間の前か、または後に実行されるフラッシュ期間において少なくとも一つの画像を得ることを備える、方法。
16. 請求項８に記載の方法は更に、
    前記二つの画像間の時間幅に渡って平均化された前記少なくとも二つの画像間におけるシーン変化速度に基づいて前記制御信号を生成することを備える、方法。
17. 請求項９に記載の方法は更に、
    前記自律性生体内画像化装置内で内部的に前記制御信号を生成することを備える、方法。

Images