JP2010060331A - Apparatus and method for observing scatterer interior - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、散乱体による後方散乱光を計測することにより散乱体内部を観測する装置及び方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and method for observing the inside of a scatterer by measuring backscattered light from the scatterer.
生体等の散乱体の内部を観測するには様々な手法がある。その一つである光を用いた観測は、用いる光の波長を選択することにより特定の対象を観測できるという利点を有している。この手法では、特定の対象(異質部分)に吸収される波長の光を散乱体に照射し、その後方散乱光強度を計測することにより、散乱体内部に存在する異質部分の位置と深度情報を得ることができる。後方散乱光は、照射位置と計測位置との距離が大きくなるほど、散乱体のより深部を通ってきた光であることが知られている。 There are various methods for observing the inside of a scatterer such as a living body. One of the observations using light has the advantage that a specific object can be observed by selecting the wavelength of the light to be used. This method irradiates the scatterer with light of a wavelength that is absorbed by a specific target (heterogeneous portion), and measures the intensity of the backscattered light to obtain the position and depth information of the alien portion present inside the scatterer. Obtainable. It is known that the backscattered light is light that has passed deeper in the scatterer as the distance between the irradiation position and the measurement position increases.
またさらに、異質部分の位置と深度の情報を得るだけでなく、照射位置と計測位置との距離が同じである後方散乱光のデータを集めることにより、その深度での断層画像を作製することができる。 Furthermore, it is possible not only to obtain information on the position and depth of a heterogeneous part, but also to create a tomographic image at that depth by collecting backscattered light data in which the distance between the irradiation position and the measurement position is the same. it can.
特許文献1には、光照射手段の位置から順次遠ざかる位置に複数の光検出手段を備えた構成を有する生体光観測装置が開示されている。また、該装置による計測結果に基づいて、生体の断層画像を再構成する手段も開示されている。 Patent Document 1 discloses a biological light observation apparatus having a configuration in which a plurality of light detection means are provided at positions sequentially away from the position of the light irradiation means. Also disclosed is a means for reconstructing a tomographic image of a living body based on a measurement result obtained by the apparatus.
特許文献2には、光照射部から同心円状等のような所定の間隔で配置された複数の光検出部を備えた構成を有する生体光観測装置が開示されている。
上記のような従来の装置では光照射手段と光検出手段が一体に構成されているために、照射位置と検出位置との距離が固定されている。そのため、観測できる深度が決まっており、一定の深度でしか断層画像を作製できないという問題がある。 In the conventional apparatus as described above, since the light irradiation means and the light detection means are integrally formed, the distance between the irradiation position and the detection position is fixed. Therefore, the depth that can be observed is determined, and there is a problem that a tomographic image can be created only at a certain depth.
また、断層画像を得るためには、多くの測定点で測定を行わなければならず、断層画像を取得するのに多くの時間を要するという問題がある。 In addition, in order to obtain a tomographic image, measurement must be performed at many measurement points, and there is a problem that it takes a long time to acquire a tomographic image.
上記問題に鑑み、本発明は、異質部分が存在する深度における断層画像を効率的に取得することが可能な散乱体内部観測装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a scatterer internal observation device that can efficiently acquire a tomographic image at a depth at which a heterogeneous portion exists.
本発明によれば、散乱体内部の異質部分の情報を取得する散乱体内部観測装置であって、前記散乱体を構成する散乱媒質と前記異質部分とで光学特性の異なる波長を少なくとも含む光を前記散乱体に照射する照明手段と、前記照明手段により照射された光の後方散乱光を検出し、該後方散乱光の光強度データを取得する検出手段と、前記取得された光強度データを解析し、それぞれ深度が異なる複数の断層画像を作製する画像化手段と、前記作製された複数の断層画像から、前記異質部分が表示された断層画像を選択する解析手段と、前記選択された断層画像を表示する表示手段を備えることを特徴とする散乱体内部観測装置並びに該装置を用いた散乱体内部観測方法が提供される。 According to the present invention, there is provided a scatterer internal observation device that acquires information on a heterogeneous portion inside a scatterer, the light including at least wavelengths having different optical characteristics between the scattering medium constituting the scatterer and the heterogeneous portion. Illuminating means for irradiating the scatterer, detecting means for detecting backscattered light of the light irradiated by the illuminating means, and acquiring light intensity data of the backscattered light, and analyzing the acquired light intensity data And imaging means for producing a plurality of tomographic images having different depths, analysis means for selecting a tomographic image in which the heterogeneous portion is displayed from the produced tomographic images, and the selected tomographic image. There is provided a scatterer internal observation device including a display means for displaying the scatterer, and a scatterer internal observation method using the device.
本発明の他の側面によれば、散乱体内部の異質部分の情報を取得する散乱体内部観測装置であって、前記散乱体を構成する散乱媒質と前記異質部分とで光学特性の異なる波長を少なくとも含む光を前記散乱体に照射する照明手段と、前記照明手段により照射された光の後方散乱光を検出し、該後方散乱光の光強度データを取得する検出手段と、前記取得された光強度データを解析し、それぞれ深度が異なる複数の断層画像を作製する画像化手段と、作製された断層画像を表示する表示手段と、前記表示された複数の断層画像から、所望の断層画像を選択して表示させる入力手段とを備えることを特徴とする散乱体内部観測装置並びに該装置を用いた散乱体内部観測方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a scatterer internal observation device that acquires information on a heterogeneous portion inside a scatterer, wherein the scattering medium constituting the scatterer and the heterogeneous portion have different wavelengths of optical characteristics. Illuminating means for irradiating the scatterer with light including at least, detecting means for detecting backscattered light of light irradiated by the illuminating means, and acquiring light intensity data of the backscattered light, and the acquired light Analyzing intensity data, imaging means for producing a plurality of tomographic images each having a different depth, display means for displaying the produced tomographic images, and selecting a desired tomographic image from the displayed plurality of tomographic images And a scatterer internal observation device using the device, and an scatterer internal observation method using the device.
一つの態様において、上記散乱体内部観測装置は、前記照明手段によって照射される照明範囲の形状を認識する照明範囲認識手段と、前記照明範囲認識手段によって認識された照明範囲の形状に基づいて、断層画像を作製するための光強度データの抽出位置を決定する抽出位置決定手段とを含む画像化手段を具備する。 In one aspect, the scatterer internal observation device is based on an illumination range recognition unit that recognizes a shape of an illumination range irradiated by the illumination unit, and a shape of the illumination range that is recognized by the illumination range recognition unit. Imaging means including extraction position determining means for determining an extraction position of light intensity data for producing a tomographic image.
本発明によれば、異質部分が存在する深度における断層画像を効率的に取得することが可能な散乱体内部観測装置を提供するができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the scatterer inside observation apparatus which can acquire efficiently the tomographic image in the depth in which a heterogeneous part exists can be provided.
本発明において、散乱体とは、主に散乱媒質から構成される物体を指し、例として生体が挙げられる。散乱媒質とは、少なくとも光を散乱する性質を示し、吸収よりも散乱のほうが支配的であるものである。 In the present invention, the scatterer refers to an object mainly composed of a scattering medium, and includes a living body as an example. The scattering medium indicates at least the property of scattering light, and scattering is more dominant than absorption.
本発明の散乱体内部観測装置は、散乱体内部の散乱媒質中に存在する異質部分を観測するための装置である。本発明において異質部分とは、透過率、屈折率、反射率、散乱係数、吸収係数などの光学特性が散乱媒質と異なるものである。例として血管が挙げられるが、これに限定されない。 The scatterer internal observation apparatus of the present invention is an apparatus for observing a heterogeneous portion existing in a scattering medium inside the scatterer. In the present invention, the heterogeneous portion is different from the scattering medium in optical characteristics such as transmittance, refractive index, reflectance, scattering coefficient, and absorption coefficient. Examples include, but are not limited to, blood vessels.
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
図1は本発明の一つの実施形態に係る散乱体内部観測装置1のブロック構成図である。同図に示すように、散乱体内部観測装置1は、光照射部10、検出部11、制御部12、表示部14、入力部15を具備している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, components having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be given only when necessary.
FIG. 1 is a block diagram of a scatterer internal observation device 1 according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the scatterer internal observation device 1 includes a
光照射部10は、散乱体8内部の異質部分7とその周囲の散乱媒質6とで光学特性の異なる波長を少なくとも含む光を照射する照明手段である。光照射部には例えばLDなどを用いることができるがこれらに限定されない。この光照射部10から照射される光には、例えば、異質部分には吸収されるが散乱媒質には吸収されない波長を少なくとも含む光を使用することができる。光学特定の異なる波長を少なくとも含む光は、例えば、生体中の散乱特性が異なる異質物質が血管の場合、ヘモグロビンに吸収を持つ近赤外領域の波長を含む光が好適に用いられる。光照射部10は、制御部12からの制御信号に基づいて光を散乱体8に向けて照射する。
The
検出部11は、光照射部10によって照射された光が、散乱体8の散乱媒質6と異質部分7により、反射、散乱、吸収され、散乱体表面から出射された後方散乱光強度を検出し、該後方散乱光の光強度データを取得するものである。本実施形態においては、検出部11に光信号を2次元画像データとして検出できる撮像素子を用いる。例えばCCDを用いることができるがこれに限定されない。検出部11は、制御部12からの制御に基づいて後方散乱光を検出する。
The detector 11 detects the intensity of the backscattered light that is reflected, scattered, and absorbed by the
制御部12は、光照射部10、検出部11の動作を制御すると共に、検出部11によって検出された2次元画像データを解析し、それぞれ深度が異なる複数の断層画像を作製する画像化手段16と、作製された複数の断層画像から、異質部分が表示された断層画像を選択する解析手段17とを含む。解析手段によって選択された断層画像は、表示部14によって表示されることができる。
The
上記の光照射部10、検出部11、表示部14及び入力部15は、電気信号が伝送される信号回路によって制御部12に接続される。
The
次に、本実施形態に係る散乱体内部観測装置1の作用を説明する。 Next, the operation of the scatterer internal observation device 1 according to this embodiment will be described.
まず、光照射部10により散乱体8に光が照射される。次いで、散乱体8内部の散乱媒質6により反射、散乱、吸収され、再度散乱体表面に戻ってきた後方散乱光強度が、検出部11により2次元画像として検出される。
First, light is irradiated onto the
次に、画像化手段16において、得られた2次元画像データが解析され、それぞれ深度が異なる断層画像が作製される。ここで、断層画像の作製原理について説明する。 Next, in the imaging means 16, the obtained two-dimensional image data is analyzed, and tomographic images having different depths are produced. Here, the principle of producing a tomographic image will be described.
図2(a)は、本発明の散乱体内部観測装置を適用した硬性鏡100の模式図である。硬性鏡100は、照明部102及び検出部101を備え、また図示されない制御部及び表示部を備える。図2(b)は散乱体の断面模式図を示し、図2(c)は散乱体の表面を上面から見た模式図である。図2(c)では、光照射部102から散乱体8上に光が照射された位置をバツ印で示し、検出部101によって後方散乱光が検出される検出範囲50を点線で示した。
FIG. 2A is a schematic diagram of a
光照射部102から散乱体8に照射された光の後方散乱光は、図2(b)に示すように伝播し、これを散乱体表面上からみると図2(c)に示すように照射位置を中心とした同心円状となる。この同心円の直径が大きいほど、散乱体のより深部を通ってきた後方散乱光である。例えば符号51、52及び53で示されるリング状領域のように、同心円領域はそれぞれが略同じ深度を通ってきた後方散乱光であり、その同心円領域での光強度データを抽出することにより、その深度における断層画像を作製することができる。
The back scattered light of the light irradiated from the
また、照射位置から同心円領域までの距離は、深度に対応するため、照射位置から同心円領域までの距離を変化させることにより、所望の深度の断層画像を得ることができる。 In addition, since the distance from the irradiation position to the concentric area corresponds to the depth, a tomographic image having a desired depth can be obtained by changing the distance from the irradiation position to the concentric area.
さらに、本発明の一つの態様における走査可能な照明手段を具備する散乱体内部観測装置の場合、図3に示すように、検出範囲50中で照明点が移動される。このとき、照明点の移動に伴って同心円領域も移動する。そのため、常に照明点から一定距離にある同心円領域での光強度データを抽出することにより、同じ深度の情報を得ることができる。これについて図4を参照して説明する。
Furthermore, in the case of the scatterer internal observation device provided with the scanable illumination means in one aspect of the present invention, the illumination point is moved in the
図4(a)は、各走査点における同心円領域51、52及び53を重ね合わせた図である。換言すれば、同心円領域51、52及び53のそれぞれが移動した軌跡を示す図である。それぞれの同心円領域は同じ深度の情報を有している。従って、複数の検出結果を図4(a)に示すように重ね合わせることにより、図4(b)に示すように、その深度での断層画像を作製することができる。
FIG. 4A is a diagram in which
なお、データを重ね合わせる際に重複する部分が生じるが、重複するデータから任意のデータを選択的に用いるか、重複するデータの平均値を用いればよい。 Note that overlapping portions occur when the data are superimposed, but arbitrary data may be selectively used from the overlapping data, or an average value of the overlapping data may be used.
図3及び4に示すように、照明を走査して検出を行うことにより、多くの光強度データを取得することができ、より精度の高い断層画像を得ることができる。 As shown in FIGS. 3 and 4, by performing detection by scanning illumination, a large amount of light intensity data can be acquired, and a tomographic image with higher accuracy can be obtained.
上記で説明した原理に基づいて、深度の異なる複数の断層画像が作製されると、次に、解析手段17により、例えば図4(c)に示すように、異質部分が表示された断層画像が選択される。この選択は、所定のコントラスト条件を満たす断層画像を決定することにより行われる。
When a plurality of tomographic images having different depths are produced based on the principle described above, the tomographic image on which the heterogeneous portion is displayed is then displayed by the analyzing
断層画像に異質部分が存在する場合、画像中の光強度に変化が生じる。即ち、画像が均質でなくなり、コントラストが生じる。このとき、画面上にコントラストが生じたと判定する条件を「コントラスト条件」と称する。解析手段17は、各断層画像がコントラスト条件を満たすかどうかを判断し、コントラスト条件を満たす断層画像を異質部分が存在する断層画像であると決定する。
When a heterogeneous portion exists in the tomographic image, a change occurs in the light intensity in the image. That is, the image is not homogeneous and contrast is generated. At this time, a condition for determining that contrast has occurred on the screen is referred to as a “contrast condition”. The
断層画像がコントラスト条件を満たすかどうかを判断する方法には、次の(1)〜(4)の方法を用いることができるが、これらに限定されず、種々の方法を用いることができる。 The following methods (1) to (4) can be used as a method for determining whether or not a tomographic image satisfies the contrast condition. However, the present invention is not limited to these, and various methods can be used.
(1)断層画像の画面をいくつかに分割し、それぞれの区分で平均強度を算出する。次いで、この区分間の平均強度に一定以上の相違があるかどうかを判断する。この場合、相違があると見なす条件がコントラスト条件である。 (1) The tomographic image screen is divided into several sections, and the average intensity is calculated for each section. Next, it is determined whether there is a certain difference or more in the average intensity between the sections. In this case, the condition that is considered to be different is the contrast condition.
(2)断層画像の画面における各画像の光強度を比較し、画素間で光強度に一定以上の相違があるかどうかを判断する。この場合、相違があると見なす条件がコントラスト条件である。 (2) The light intensity of each image on the tomographic image screen is compared, and it is determined whether there is a certain difference in light intensity between pixels. In this case, the condition that is considered to be different is the contrast condition.
(3)深度の異なる断層画像同士を比較し、光強度が異なる部分を検出する。各断層画像間で強度変化が同じ箇所はノイズと見なすことができる。断層画像間で、光強度の変化に相違がある場合は、異質部分が存在すると見なすことができる。この場合、断層画像間で光強度の変化に相違があると見なす条件がコントラスト条件である。 (3) The tomographic images having different depths are compared to detect a portion having different light intensity. A portion having the same intensity change between the tomographic images can be regarded as noise. If there is a difference in light intensity change between tomographic images, it can be considered that a heterogeneous portion exists. In this case, the condition for regarding the difference in the light intensity between the tomographic images is the contrast condition.
(4)取得された光強度データから、空間的な光強度分布データ画像を作製し、光強度の変化をみる。例えば、画像上の任意の点を通るライン上において、光強度が大きく減少した箇所は異質部分であるとみなすことができる。また、光強度の減少の程度が小さければ、ノイズであると判断できる。 (4) A spatial light intensity distribution data image is created from the acquired light intensity data, and changes in the light intensity are observed. For example, on a line passing through an arbitrary point on the image, a portion where the light intensity greatly decreases can be regarded as a heterogeneous portion. Further, if the degree of decrease in light intensity is small, it can be determined that noise is present.
以上に説明した何れかの方法によって、異質部分が表示された断層画像が選択されると、その断層画像は表示部14によって表示される。このとき、選択された断層画像のみを表示してもよく、選択された断層画像を他の画像より大きく表示するなどして他の断層画像とともに表示してもよい。 When a tomographic image in which a heterogeneous portion is displayed is selected by any of the methods described above, the tomographic image is displayed on the display unit 14. At this time, only the selected tomographic image may be displayed, or the selected tomographic image may be displayed together with other tomographic images, for example, by displaying it larger than the other images.
なお、上記した一連の工程は、散乱体の観測の間、繰り返し連続的に行われ、表示される断層画像は逐次更新される。 The series of steps described above are repeatedly and continuously performed during observation of the scatterer, and the displayed tomographic images are sequentially updated.
以上説明したように、本発明の態様によれば、2次元画像として光強度データを取得することにより、任意の深度の断層画像を容易に得ることができ、さらに、異質部分が存在する深度における断層画像を自動で選択することにより、簡便且つ効率的に、散乱体内部を観測することができる。 As described above, according to the aspect of the present invention, by obtaining light intensity data as a two-dimensional image, a tomographic image at an arbitrary depth can be easily obtained, and further, at a depth at which a heterogeneous portion exists. By automatically selecting the tomographic image, the inside of the scatterer can be observed simply and efficiently.
次に、本発明の他の態様について説明する。本態様における散乱体内部観測装置は、画像化手段により作製された複数の断層画像を表示し、使用者が所望の断層画像を選択することができる構成を有する。 Next, another aspect of the present invention will be described. The scatterer internal observation device in this aspect has a configuration in which a plurality of tomographic images created by the imaging unit are displayed, and the user can select a desired tomographic image.
本態様における散乱体内部観測装置は、前記散乱体を構成する散乱媒質と前記異質部分とで光学特性の異なる波長を少なくとも含む光を前記散乱体に照射する照明手段と、前記照明手段により照射された光の後方散乱光を検出し、該後方散乱光の光強度データを取得する検出手段と、前記取得された光強度データを解析し、それぞれ深度が異なる複数の断層画像を作製する画像化手段と、作製された断層画像を表示する表示手段と、前記表示された複数の断層画像から、所望の断層画像を選択して表示させる入力手段とを備える。本態様で用いられる照明手段及び検出手段は、上記の散乱体内部観測装置1と同様である。 The scatterer internal observation device according to this aspect is irradiated by the illuminating unit, the illuminating unit that irradiates the scatterer with light including at least wavelengths having different optical characteristics between the scattering medium constituting the scatterer and the extraneous portion. Detecting means for detecting backscattered light of the obtained light and acquiring light intensity data of the backscattered light, and imaging means for analyzing the acquired light intensity data and creating a plurality of tomographic images each having different depths And a display means for displaying the produced tomographic image, and an input means for selecting and displaying a desired tomographic image from the displayed plurality of tomographic images. The illumination means and detection means used in this aspect are the same as those in the scatterer internal observation device 1 described above.
表示手段は、画像化手段により作製された複数の断層画像を同時に表示することができ、さらに、使用者によって選択された断層画像を拡大して表示するか、或いは選択された断層画像のみを拡大して表示することができる。例えばモニター画面などが好適に用いられるがこれに限定されない。 The display means can simultaneously display a plurality of tomographic images produced by the imaging means, and further enlarges the tomographic image selected by the user or enlarges only the selected tomographic image. Can be displayed. For example, a monitor screen is preferably used, but is not limited thereto.
入力手段は、表示された複数の断層画像から使用者が所望の断層画像を選択し、その結果を入力するためのものである。例えば、選択画像を指示するキーボードなどであってもよく、或いは、表示された画像にタッチしたり、入力ペンで囲むなどして指示したりする、タッチパネルを用いたモニターなどであってもよいが、これらに限定されず、種々の入力手段が用いられ得る。 The input means is for the user to select a desired tomographic image from the displayed plurality of tomographic images and to input the result. For example, a keyboard or the like that indicates a selected image may be used, or a monitor that uses a touch panel that indicates an image by touching the displayed image or surrounding it with an input pen may be used. However, the present invention is not limited to these, and various input means can be used.
本態様における散乱体内部観測装置を用いる場合、
照明手段によって、散乱体に光を照射し、検出手段によって該照射された光の後方散乱光を検出し、後方散乱光の光強度データを取得する。次いで、画像が手段によって、取得された光強度データが解析され、それぞれ深度が異なる複数の断層画像が作製される。
When using the scatterer internal observation device in this aspect,
The illuminating unit irradiates the scatterer with light, the detecting unit detects the backscattered light of the irradiated light, and acquires light intensity data of the backscattered light. Next, the acquired light intensity data is analyzed by means of the image, and a plurality of tomographic images having different depths are produced.
次いで、表示手段によって、作製された複数の断層画像を表示される。複数の断層画像の全てを同時に表示してもよく、或いは幾つかを同時に表示してもよい。 Subsequently, the produced tomographic images are displayed by the display means. All of a plurality of tomographic images may be displayed simultaneously, or some may be displayed simultaneously.
次いで、表示された複数の断層画像から、使用者が所望の画像を選択し、その結果を入力手段を用いて入力する。表示部は、入力された指示に基づいて、選択された断層画像を表示する。 Next, the user selects a desired image from the displayed tomographic images, and inputs the result using the input means. The display unit displays the selected tomographic image based on the input instruction.
上記した一連の工程は、散乱体の観測の間、繰り返し連続的に行われ、表示される断層画像は逐次更新される。断層画像の選択は使用者が定期的に行ってもよいが、使用者により選択された断層画像の条件を記憶し、その後の選択は該条件に従って自動で行ってもよい。ここで、断層画像の条件とは、例えば深度などである。 The series of steps described above are repeatedly and continuously performed during observation of the scatterer, and the displayed tomographic images are sequentially updated. The selection of the tomographic image may be performed periodically by the user, but the condition of the tomographic image selected by the user may be stored, and the subsequent selection may be automatically performed according to the condition. Here, the condition of the tomographic image is, for example, depth.
以上に説明した各態様における散乱体内部観測装置は、さらに、画像化手段に、照明手段によって照射される照明範囲の形状を認識する照明範囲認識手段と、該照明範囲認識手段によって認識された照明範囲の形状に基づいて、断層画像を作製するための光強度データの抽出位置を決定する抽出位置決定手段とを含むことができる。 In the scatterer internal observation device in each aspect described above, the imaging unit further includes an illumination range recognition unit that recognizes the shape of the illumination range irradiated by the illumination unit, and the illumination recognized by the illumination range recognition unit. Extraction position determining means for determining an extraction position of light intensity data for producing a tomographic image based on the shape of the range can be included.
図5に示すように、散乱体に斜めに光を入射した場合、散乱体から出射される後方散乱光は、同心円状にならず、歪んだ円形状になる。このため、照明点から同心円上での光強度データを元に断層画像を作製することができない。 As shown in FIG. 5, when light is incident on the scatterer obliquely, the backscattered light emitted from the scatterer is not concentric but is distorted. For this reason, a tomographic image cannot be produced based on light intensity data on a concentric circle from the illumination point.
従って、断層画像の作製に先立って、光強度データを抽出する位置を検討する必要がある。そこで、まず、照明範囲認識手段によって照明範囲の形状を認識する。まず、撮像された後方散乱光の2次元画像において、照明点から近い場所で後方散乱光を検出する。ここで照明範囲には、ごく浅い深度からの後方散乱光と表面反射光の両方が含まれる。 Therefore, it is necessary to examine the position where the light intensity data is extracted prior to the preparation of the tomographic image. Therefore, first, the shape of the illumination range is recognized by the illumination range recognition means. First, backscattered light is detected at a location near the illumination point in the captured two-dimensional image of backscattered light. Here, the illumination range includes both backscattered light and surface reflected light from a very shallow depth.
次いで、照明点を含むライン上で光強度をプロットしグラフを作成する。グラフ上において、照明点を挟んで強度が同じ2点が、同じ深度からの後方散乱光が出射される位置と見なすことができる。このプロットと解析を繰り返し行うことにより、照明範囲の形状を認識することができる。例えば、照明点を中心としてプロットするラインの角度を変更しながら行う。 Next, a graph is created by plotting the light intensity on the line including the illumination point. On the graph, two points having the same intensity across the illumination point can be regarded as positions where backscattered light from the same depth is emitted. By repeating this plot and analysis, the shape of the illumination range can be recognized. For example, it is performed while changing the angle of the line plotted with the illumination point as the center.
上記のように照明範囲の形状が認識されると、次いで、抽出位置決定手段により、その形状に基づいて断層画像を作製するために光強度データを抽出する位置が決定される。これは例えば、照明範囲の形状を順次拡大することにより決定することができる。 When the shape of the illumination range is recognized as described above, the extraction position determination unit then determines the position from which the light intensity data is extracted in order to create a tomographic image based on the shape. This can be determined, for example, by sequentially expanding the shape of the illumination range.
以上にように、画像化手段が照明範囲認識手段と抽出位置決定手段とを含み、照射範囲の形状を認識し、光強度データを抽出する位置を決定した上で、断層画像を作製することにより、精度が向上した断層画像を取得することができる。 As described above, the imaging unit includes the illumination range recognition unit and the extraction position determination unit, recognizes the shape of the irradiation range, determines the position where the light intensity data is extracted, and then creates the tomographic image. A tomographic image with improved accuracy can be acquired.
なお、上記の散乱体内部観測装置では、照明手段として、スポット状の照明光を発する光照射部を単独で用いた例を説明したが、これに限定されず、スポット状の照明光を発する光照射部が複数備えられてもよい。或いは、ライン状の照明光を発する光照射部が備えられてもよい。これらの変形例によれば、一度の測定で多くのデータを検出することができ、測定時間をより短縮することが出来る。なお、ライン状の照明光は光強度が均一であることが好ましい。或いは、光の強度に応じて補正を行う手段を備えることが好ましい。また、光照射部が複数備えられる場合、各光照射部は、それぞれの光によって得られる検出データが互いに干渉しない程度離れた位置に配置される。 In the above scatterer internal observation device, the example in which the light irradiation unit that emits the spot-like illumination light is used alone as the illumination means has been described. However, the present invention is not limited to this, and the light that emits the spot-like illumination light is used. A plurality of irradiation units may be provided. Or the light irradiation part which emits a linear illumination light may be provided. According to these modified examples, a large amount of data can be detected by one measurement, and the measurement time can be further shortened. The line-shaped illumination light preferably has a uniform light intensity. Alternatively, it is preferable to provide means for performing correction according to the light intensity. When a plurality of light irradiating units are provided, the light irradiating units are arranged at positions separated from each other so that detection data obtained by the respective lights do not interfere with each other.
以上説明したように、本発明によれば、散乱体の断層画像を効率的且つ高精度に取得することができる。また、異質部分が存在する断層画像を簡便に選択、表示することができ、実用の際の便宜を向上させることができる。 As described above, according to the present invention, a tomographic image of a scatterer can be acquired efficiently and with high accuracy. In addition, it is possible to easily select and display a tomographic image in which a heterogeneous portion exists, and it is possible to improve convenience in practical use.
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が可能である。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組合せることも可能である。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the invention. In addition, it is possible to appropriately combine a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
本発明の散乱体内部観測装置は、例えば内視鏡や硬性鏡などに好適に適用される。 The scatterer internal observation device of the present invention is suitably applied to, for example, an endoscope or a rigid endoscope.
1…散乱体内部観測装置、10…光照射部、11…検出部、12…制御部、14…表示部、15…入力部、16…画像化手段、17…解析手段、50…検出範囲。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Scattering body inside observation apparatus, 10 ... Light irradiation part, 11 ... Detection part, 12 ... Control part, 14 ... Display part, 15 ... Input part, 16 ... Imaging means, 17 ... Analysis means, 50 ... Detection range.
Claims (11)
前記散乱体を構成する散乱媒質と前記異質部分とで光学特性の異なる波長を少なくとも含む光を前記散乱体に照射する照明手段と、
前記照明手段により照射された光の後方散乱光を検出し、該後方散乱光の光強度データを取得する検出手段と、
前記取得された光強度データを解析し、それぞれ深度が異なる複数の断層画像を作製する画像化手段と、
前記作製された複数の断層画像から、前記異質部分が表示された断層画像を選択する解析手段と、
前記選択された断層画像を表示する表示手段を備えることを特徴とする、散乱体内部観測装置。 A scatterer internal observation device that acquires information on a heterogeneous part inside a scatterer,
Illuminating means for irradiating the scatterer with light including at least wavelengths having different optical characteristics between the scattering medium constituting the scatterer and the extraneous portion;
Detecting means for detecting backscattered light of the light irradiated by the illuminating means, and obtaining light intensity data of the backscattered light;
An imaging means for analyzing the acquired light intensity data and creating a plurality of tomographic images each having a different depth;
Analyzing means for selecting a tomographic image in which the heterogeneous portion is displayed from the plurality of produced tomographic images;
A scatterer internal observation device comprising display means for displaying the selected tomographic image.
前記散乱体を構成する散乱媒質と前記異質部分とで光学特性の異なる波長を少なくとも含む光を前記散乱体に照射する照明手段と、
前記照明手段により照射された光の後方散乱光を検出し、該後方散乱光の光強度データを取得する検出手段と、
前記取得された光強度データを解析し、それぞれ深度が異なる複数の断層画像を作製する画像化手段と、
作製された断層画像を表示する表示手段と、
前記表示された複数の断層画像から、所望の断層画像を選択して表示させる入力手段とを備えることを特徴とする、散乱体内部観測装置。 A scatterer internal observation device that acquires information on a heterogeneous part inside a scatterer,
Illuminating means for irradiating the scatterer with light including at least wavelengths having different optical characteristics between the scattering medium constituting the scatterer and the extraneous portion;
Detecting means for detecting backscattered light of the light irradiated by the illuminating means, and obtaining light intensity data of the backscattered light;
An imaging means for analyzing the acquired light intensity data and creating a plurality of tomographic images each having a different depth;
Display means for displaying the produced tomographic image;
An scatterer internal observation device, comprising: an input unit that selects and displays a desired tomographic image from the plurality of displayed tomographic images.
前記照明手段によって照射される照明範囲の形状を認識する照明範囲認識手段と、
前記照明範囲認識手段によって認識された照明範囲の形状に基づいて、断層画像を作製するための光強度データの抽出位置を決定する抽出位置決定手段と、
を備えることを特徴とする、請求項1〜3の何れか一項に記載の散乱体内部観測装置。 The imaging means;
Illumination range recognition means for recognizing the shape of the illumination range irradiated by the illumination means;
Extraction position determining means for determining an extraction position of light intensity data for producing a tomographic image based on the shape of the illumination range recognized by the illumination range recognition means;
The scatterer internal observation device according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
(a) 前記散乱体を構成する散乱媒質と前記異質部分とで光学特性の異なる波長を少なくとも含む光を前記散乱体に照射する工程と、
(b) 前記照射された光の後方散乱光を検出し、該後方散乱光の光強度データを取得する工程と、
(c) 前記工程により取得された光強度データを解析し、それぞれ深度が異なる複数の断層画像を作製する工程と、
(d) 前記作製された複数の断層画像から、前記異質部分が表示された断層画像を選択する工程と、
(e) 前記工程により選択された断層画像を表示する工程と、
を含むことを特徴とする方法。 A scatterer internal observation method for observing a heterogeneous part inside a scatterer,
(a) irradiating the scatterer with light including at least wavelengths having different optical characteristics between the scattering medium constituting the scatterer and the extraneous portion;
(b) detecting backscattered light of the irradiated light and obtaining light intensity data of the backscattered light;
(c) analyzing the light intensity data acquired by the step, and creating a plurality of tomographic images each having a different depth;
(d) selecting a tomographic image in which the heterogeneous portion is displayed from the plurality of produced tomographic images;
(e) displaying the tomographic image selected by the step;
A method comprising the steps of:
(a) 前記散乱体を構成する散乱媒質と前記異質部分とで光学特性の異なる波長を少なくとも含む光を前記散乱体に照射する工程と、
(b) 前記照射された光の後方散乱光を検出し、該後方散乱光の光強度データを取得する工程と、
(c) 前記工程により取得された光強度データを解析し、それぞれ深度が異なる複数の断層画像を作製する工程と、
(d) 前記作製された断層画像を表示する工程と、
(e)前記表示された複数の断層画像から、所望の画像を選択して表示させる工程と、
を含むことを特徴とする方法。 A scatterer internal observation method for observing a heterogeneous part inside a scatterer,
(a) irradiating the scatterer with light including at least wavelengths having different optical characteristics between the scattering medium constituting the scatterer and the extraneous portion;
(b) detecting backscattered light of the irradiated light and obtaining light intensity data of the backscattered light;
(c) analyzing the light intensity data acquired by the step, and creating a plurality of tomographic images each having a different depth;
(d) displaying the produced tomographic image;
(e) selecting and displaying a desired image from the displayed plurality of tomographic images;
A method comprising the steps of:
前記工程(e)において選択された断層画像と同じ条件の断層画像が選択されて表示が更新されることを特徴とする請求項9に記載の方法。 The steps (a) to (d) are repeatedly performed,
The method according to claim 9, wherein the display is updated by selecting a tomographic image having the same condition as the tomographic image selected in the step (e).
(C2) 前記工程において認識された形状に基づいて、断層画像を作製するための光強度データの抽出位置を決定する工程と、
を含むことを特徴とする、請求項6〜10の何れか一項に記載の方法。 (C1) the step of recognizing the shape of the illumination range formed on the scatterer surface, the light irradiated in the step (b);
(C2) determining a light intensity data extraction position for producing a tomographic image based on the shape recognized in the step;
The method according to any one of claims 6 to 10, characterized by comprising:
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