JP2011191271A - 蛍光内視鏡装置 - Google Patents

蛍光内視鏡装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2011191271A
JP2011191271A JP2010059781A JP2010059781A JP2011191271A JP 2011191271 A JP2011191271 A JP 2011191271A JP 2010059781 A JP2010059781 A JP 2010059781A JP 2010059781 A JP2010059781 A JP 2010059781A JP 2011191271 A JP2011191271 A JP 2011191271A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fluorescent dye
concentration
fluorescent
fluorescence
pixel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2010059781A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5721959B2 (ja
Inventor
Hiroyasu Morishita
弘靖 森下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Corp filed Critical Olympus Corp
Priority to JP2010059781A priority Critical patent/JP5721959B2/ja
Priority to PCT/JP2011/055994 priority patent/WO2011115087A1/ja
Priority to CN201180013613.3A priority patent/CN102791179B/zh
Priority to EP11756272.8A priority patent/EP2548496B1/en
Publication of JP2011191271A publication Critical patent/JP2011191271A/ja
Priority to US13/611,826 priority patent/US9521947B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5721959B2 publication Critical patent/JP5721959B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/06—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements
    • A61B1/0638—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements providing two or more wavelengths
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00002—Operational features of endoscopes
    • A61B1/00004—Operational features of endoscopes characterised by electronic signal processing
    • A61B1/00009—Operational features of endoscopes characterised by electronic signal processing of image signals during a use of endoscope
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/04—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
    • A61B1/043—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances for fluorescence imaging
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0071—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence by measuring fluorescence emission
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0082—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence adapted for particular medical purposes
    • A61B5/0084—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence adapted for particular medical purposes for introduction into the body, e.g. by catheters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N21/6456—Spatial resolved fluorescence measurements; Imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N2021/6417—Spectrofluorimetric devices
    • G01N2021/6421—Measuring at two or more wavelengths
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N2021/6417—Spectrofluorimetric devices
    • G01N2021/6423—Spectral mapping, video display
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • G01N2021/6439—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes" with indicators, stains, dyes, tags, labels, marks
    • G01N2021/6441—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes" with indicators, stains, dyes, tags, labels, marks with two or more labels

Abstract

【課題】分光画像の種類及び露光時間が少なくても、多重蛍光画像から濃度の誤差を最小限に抑えて各蛍光を分離でき、各蛍光が分離された画像を、より少ないノイズで表示可能な蛍光内視鏡装置を提供する。
【解決手段】蛍光スペクトル記録部、蛍光画像取得部、蛍光濃度演算部を有し、演算部は、記録部に記録された蛍光色素１〜ｍの基準濃度での波長λ１〜λｎでの係数をａ１（λ１）〜ａｍ（λｎ）、取得部が取得した蛍光画像の波長λ１〜λｎでの強度をＩall（λ１）〜Ｉall（λｎ）、蛍光色素１〜ｍの濃度をＤ１〜Ｄｍとしたとき、次の式を用いて、濃度Ｄ１〜Ｄｍを、画素ごとに全画素について計算し、濃度Ｄ１〜Ｄｍの計算値のいずれかが０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、該式において、当該濃度に計算値よりも大きい所定値を代入して、その他の濃度を再計算する。
Figure 2011191271

【選択図】なし

Description

本発明は、生体組織に励起光を照射し前記生体組織から発生する蛍光により生体組織の病変部を観察する蛍光内視鏡装置に関する。
内視鏡を用いた蛍光観察において、生体を複数種類の蛍光色素で染色した場合や、蛍光色素からの蛍光の他に生体の自家蛍光や便等の内容物が光るような場合、生体画像は、複数種類の光が多重化された状態となる。しかし、光が多重化された状態の生体画像をそのまま観察したのでは、蛍光色素が集積する癌等の病変部の位置がわかり難くなる。このため、蛍光が多重化された状態の生体画像から個々の蛍光を分離し、蛍光ごとに識別できる色を付加した画像を再構築することが必要となる。
従来、多重化された蛍光画像から個々の蛍光を分離する手法としては、例えば、測定対象中に存在する、各蛍光色素の濃度を算出することを目的としたアンミキシング（Ｕｎｍｉｘｉｎｇ）と呼ばれる方法がある。
Ｕｎｍｉｘｉｎｇによる蛍光の分離手順を、図８を用いて概念的に説明する。なお、ここでは、測定対象に既知の２種類の蛍光色素（蛍光物質）１，２が存在することが判明しているものとする。
まず、あらかじめ測定対象中に存在する個々の蛍光色素１，２の蛍光スペクトルを所定の基準濃度で測定する。ここで、図８(a)は蛍光色素１の基準濃度での蛍光スペクトル、図８(b)は蛍光色素２の基準濃度での蛍光スペクトルの一例を示している。
次いで、蛍光色素１，２が存在する測定対象の蛍光スペクトルを測定する。図８(c)は測定された測定対象の蛍光スペクトルの一例を示している。
次いで、図８(a)、図８(b)に示す蛍光色素１，２の基準濃度での蛍光スペクトルの測定データを用いて、図８(c)に示されている測定対象の蛍光スペクトルの測定データが得られるための蛍光色素１，２の濃度を演算する。図８(d)に図８(c)に示されている測定対象の蛍光スペクトルの測定データを、夫々所定の濃度の蛍光色素１，２の蛍光スペクトルに分離した例を模式的に示す。
次に、Ｕｎｍｉｘｉｎｇにおける各蛍光色素の濃度の演算方法について説明する。
測定対象の波長λｎでの信号強度Ｉall（λｎ）は、各蛍光色素の波長λｎでの信号強度の合計であり、次の式（２）のように表すことができる。
Ｉall（λｎ）＝Ｉ１（λｎ）＋Ｉ２（λｎ）・・・＋Ｉｍ（λｎ） …（２）
但し、Ｉ１は蛍光色素１から得られる波長λｎでの信号強度、Ｉ２は蛍光色素２から得られる波長λｎでの信号強度、Ｉｍは蛍光色素ｍから得られる波長λｎでの信号強度である。
ところで、蛍光色素から得られる信号強度は蛍光色素の濃度に比例する。従って、測定対象中にｍ種類の蛍光色素が存在する場合、波長λｎでの各蛍光色素から得られる信号強度は、次の式（３ａ）〜（３ｃ）のように表すことができる。
Ｉ１（λｎ）＝ａ１（λｎ）＊Ｄ１ …（３ａ）
但し、Ｄ１は蛍光色素１の濃度、ａ１（λｎ）は蛍光色素１の基準濃度での波長λｎでの係数である。
Ｉ２（λｎ）＝ａ２（λｎ）＊Ｄ２ …（３ｂ）
但し、Ｄ２は蛍光色素２の濃度、ａ２（λｎ）は蛍光色素２の基準濃度での波長λｎでの係数である。
Ｉｍ（λｎ）＝ａｍ（λｎ）＊Ｄｍ …（３ｃ）
但し、Ｄｍは蛍光色素ｍの濃度、ａｍ（λｎ）は蛍光色素ｍの基準濃度での波長λｎでの係数である。
これらの式（３ａ）〜（３ｃ）より、測定対象中にｍ種類の蛍光色素が存在すると想定される場合におけるｎ種類の波長λ１〜波長λｎでの測定対象の信号強度は、例えば、次の行列式（４）で表すことができる。
Figure 2011191271
ここで、行列式（４）の左辺の
Figure 2011191271
は測定対象の分光スペクトルを示す。
また、行列式（４）の右辺における
Figure 2011191271
は各蛍光色素の基準濃度での蛍光スペクトルを示している。
そこで、次の行列式（５）を解くことで、各蛍光色素の濃度Ｄ１，Ｄ２，…，Ｄｍが求まる。
Figure 2011191271
なお、上記行列式において、分光画像の種類と蛍光色素の種類とが同数（即ち、ｎ＝ｍ）の場合は、式の数と蛍光色素の濃度の種類とが同数となるので、一意的に行列式を解くことができる。また、分光画像の種類が蛍光色素の種類よりも多い（即ち、ｎ＞ｍ）場合は、式の数が蛍光色素の濃度の種類よりも多くなるが、この場合は最小２乗法等を用いることで行列式を解くことができる。これに対し、分光画像の種類が蛍光色素の種類よりも少ない（即ち、ｎ＜ｍ）場合は、式の数が蛍光色素の濃度の種類よりも少なくなるため、行列式を解くことができない。
従って、Ｕｎｍｉｘｉｎｇの手法は、分光画像の種類を蛍光色素の種類以上（即ち、ｎ≧ｍ）にすることが前提となる。
このように、Ｕｎｍｉｘｉｎｇの手法によれば、予め蛍光色素の基準濃度での蛍光スペクトルを取得しておいた状態で、複数枚の分光画像を取得し、各画素について行列式（５）の演算を行うことで、各画素での、それぞれの蛍光色素の濃度を算出することができる。図９に所定の画素において取得されるｎ種類の分光画像と行列式における分光スペクトルとの関係を概念的に示す。
図９中、Iall(λ1)は分光画像１の強度、Iall(λｎ)は分光画像ｎの強度である。
従来、このようなＵｎｍｉｘｉｎｇの手法は、例えば、次の特許文献１〜３に記載されている。
ＷＯ２００５／０３６１４３号公報 特開２００６−２４２８９９号公報 特開２００５−１８１２７６号公報
特許文献１〜３の記載におけるＵｎｍｉｘｉｎｇの手法は、例えば顕微鏡等、試料を固定した状態にして蛍光画像を得る装置に用いられている。
ところで、Ｕｎｍｉｘｉｎｇを用いた蛍光の分離には、次のような課題がある。
蛍光観察においては、測定対象から発せられる蛍光が微弱であるため、計測される蛍光信号に対する、撮像装置の暗電流を主成分とするノイズの比率が大きくなり、Ｓ／Ｎが悪くなる。
即ち、計測の際には、蛍光信号にノイズが混じるため、行列式（５）は次の行列式（６）のようになっている。
Figure 2011191271
ここで、Ｉall’（λ）はノイズを含まない蛍光信号の値である。
しかるに、蛍光観察においては、上述のように、蛍光信号Ｉall’（λ）にノイズ±Ｎｏｉｓｅが加算（減算）される割合が大きくなるため、行列式（６）を演算することにより求められる蛍光色素の濃度Ｄ１，Ｄ２，…，Ｄｎの値が、実際の濃度から大きくずれたものとなってしまう。
Ｕｎｍｉｘｉｎｇを用いる場合において、蛍光色素の濃度Ｄ１，Ｄ２，…Ｄｎの値を極力正確に求める方法としては、次の２つの方法が考えられる。
第一の方法は、露光時間を長くして各分光波長での蛍光信号を極力精度よく取得する方法である。
撮像素子においてノイズの主成分となる暗電流は、露光時間にかかわり無く一定と考えられるのに対し、蛍光信号の強度は露光時間に比例する。このため、例えば、露光時間を長くして各分光波長での蛍光信号に対するノイズの比率を小さくして、Ｓ／Ｎをよくする。
第二の方法は、分光画像の種類を増やす方法である。
分光画像の種類を増やすと、蛍光色素の濃度の計算精度を上げることができる。
例えば、２種類の蛍光色素に対して、次の行列式（７）に示すように、分光画像の数を２から５に増やすと、最小二乗法を用いた計算結果の精度が上がる。
Figure 2011191271
これら２つの方法は、特許文献１〜３に記載のような、顕微鏡等の試料を固定した状態にして画像を取得する装置においては有効である。
しかし、内視鏡装置は、生体に対し内視鏡先端部を移動させながら動画で分光画像を取得する必要があり、取得可能な分光画像の数や、露光時間が限られている。
このため、内視鏡装置を用いた蛍光観察においては、上述のような顕微鏡等の試料を固定した状態にして画像を取得する装置において有効な２つの方法を用いることができず、その結果、蛍光色素の濃度の計算値が、実際の値から大きくずれ易い。
ここで、複数の蛍光色素の濃度の計算値うち、所定の蛍光色素の濃度の計算値が０よりも小さい値となる場合には、その他の蛍光色素の濃度の計算値が、実際の濃度よりも大きくなり易い。蛍光色素の濃度の計算値が実際の濃度よりも大きくずれた場合、計算された濃度に基づいて当該蛍光色素の画像を再構築して表示装置に表示したときに、ノイズが生じやすく、画像が観察し難いものとなってしまい易い。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、分光画像の種類および露光時間が少なくても、取得された多重蛍光画像から、濃度の誤差を最小限に抑えて各蛍光を分離でき、各蛍光が分離された状態の蛍光画像を、より少ないノイズで表示可能な蛍光内視鏡装置を提供することを目的としている。
上記目的を達成するため、本発明による蛍光内視鏡装置は、生体組織に励起光を照射し前記生体組織から発生する蛍光により生体組織の病変部を観察する蛍光内視鏡装置であって、前記生体組織中に存在することが想定されるｍ種類[但し、２≦ｍ]の蛍光色素１〜蛍光色素ｍの夫々の基準濃度での蛍光スペクトルが記録された蛍光スペクトル記録部と、前記生体組織から発生する蛍光画像を、ｎ種類[但し、ｍ≦ｎ]の波長λ１〜波長λｎごとに取得する蛍光画像取得部と、前記蛍光スペクトル記録部に記録されたｍ種類の蛍光色素１〜蛍光色素ｍの夫々の基準濃度での蛍光スペクトルと前記蛍光画像取得部が取得したｎ種類の波長λ１〜波長λｎごとの蛍光画像を用いて、前記生体組織中に存在する夫々の蛍光色素の濃度を、該蛍光画像における全ての画素について演算により求める蛍光色素濃度演算部を有し、前記蛍光色素濃度演算部は、前記蛍光スペクトル記録部に記録された蛍光色素１〜蛍光色素ｍの夫々の基準濃度での蛍光スペクトルより得られる蛍光色素１〜蛍光色素ｍの夫々における基準濃度での波長λ１〜波長λｎの夫々での係数をａ１（λ１）〜ａｍ（λｎ）、前記蛍光画像取得部が取得した蛍光画像の波長λ１〜波長λｎの夫々での強度をＩall（λ１）〜Ｉall（λｎ）、蛍光色素１〜蛍光色素ｍの夫々の濃度をＤ１〜Ｄｍとしたとき、次の式（１”）を用いて、蛍光色素１の濃度Ｄ１〜蛍光色素ｍの濃度Ｄｍを、該蛍光画像における画素ごとに全ての画素について計算し、蛍光色素１の濃度Ｄ１〜蛍光色素ｍの濃度Ｄｍの計算値の少なくともいずれか一つが０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、前記式（１”）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度に該計算値よりも大きい所定値を代入して、計算値が０よりも小さい蛍光色素以外の蛍光色素の濃度を再計算することを特徴としている。
Figure 2011191271
また、本発明の蛍光内視鏡装置においては、前記蛍光色素濃度演算部は、蛍光色素１の濃度Ｄ１〜蛍光色素ｍの濃度Ｄｍの計算値の少なくともいずれか一つが０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、前記式（１”）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度に０を代入して、計算値が０よりも小さい蛍光色素以外の蛍光色素の濃度を再計算するのが好ましい。
また、本発明の蛍光内視鏡装置においては、前記蛍光色素濃度演算部は、蛍光色素１の濃度Ｄ１〜蛍光色素ｍの濃度Ｄｍの計算値の少なくともいずれか一つが０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、前記式（１”）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度にその絶対値が該計算値の絶対値よりも小さい所定値を代入して、計算値が０よりも小さい蛍光色素以外の蛍光色素の濃度を再計算するのが好ましい。
また、本発明の蛍光内視鏡装置においては、前記蛍光色素濃度演算部は、蛍光色素１の濃度Ｄ１〜蛍光色素ｍの濃度Ｄｍの計算値の少なくともいずれか一つが０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、前記式（１”）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度にその絶対値が該計算値の絶対値の２分の１以下の所定値を代入して、計算値が０よりも小さい蛍光色素以外の蛍光色素の濃度を再計算するのが好ましい。
また、本発明の蛍光内視鏡装置においては、前記蛍光色素濃度演算部は、蛍光色素１の濃度Ｄ１〜蛍光色素ｍの濃度Ｄｍの計算値の少なくともいずれか一つが０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、前記式（１”）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度に該計算値よりも大きい、当該画素の近傍に位置する所定画素における対応する蛍光色素の濃度の計算値を代入して、計算値が０よりも小さい蛍光色素以外の蛍光色素の濃度を再計算するのが好ましい。
また、本発明の蛍光内視鏡装置においては、前記蛍光色素濃度演算部は、計算値が０よりも小さい蛍光色素以外の蛍光色素の濃度を再計算する場合に、前記式（１”）において、蛍光色素１〜蛍光色素ｍの夫々における基準濃度での波長λ１〜波長λｎの夫々での係数ａ１（λ１）〜ａｍ（λｎ）及び前記蛍光画像取得部が取得した蛍光画像の波長λ１〜波長λｎの夫々での強度Ｉall（λ１）〜Ｉall（λｎ）のうち、濃度を再計算する対象となっている蛍光色素における蛍光強度が大きい波長成分以外の波長での基準濃度での係数及び蛍光強度を再計算の対象から除外し、波長の種類を蛍光色素の種類と同数にして、再計算を行うのが好ましい。
また、本発明による蛍光内視鏡装置は、生体組織に励起光を照射し前記生体組織から発生する蛍光により生体組織の病変部を観察する蛍光内視鏡装置であって、前記生体組織中に存在することが想定される２種類の蛍光色素１，蛍光色素２の夫々の基準濃度での蛍光スペクトルが記録された蛍光スペクトル記録部と、前記生体組織から発生する蛍光画像を、２種類の波長λ１，波長λ２ごとに取得する蛍光画像取得部と、前記蛍光スペクトル記録部に記録された２種類の蛍光色素１，蛍光色素２の夫々の基準濃度での蛍光スペクトルと前記蛍光画像取得部が取得した２種類の波長λ１，λ２ごとの蛍光画像を用いて、前記生体組織中に存在する夫々の蛍光色素の濃度を、該蛍光画像における全ての画素について演算により求める蛍光色素濃度演算部を有し、前記蛍光色素濃度演算部は、前記蛍光スペクトル記録部に記録された蛍光色素１，蛍光色素２の夫々の基準濃度での蛍光スペクトルより得られる蛍光色素１の基準濃度での波長λ１での係数をａ１（λ１）、蛍光色素１の基準濃度での波長λ２での係数をａ１（λ２）、蛍光色素２の基準濃度での波長λ１での係数をａ２（λ１）、蛍光色素２の基準濃度での波長λ２での係数をａ２（λ２）、前記蛍光画像取得部が取得した蛍光画像の波長λ１での強度をＩall（λ１）、波長λ２での強度をＩall（λ２）、蛍光色素１の濃度をＤ１、蛍光色素２の濃度をＤ２としたとき、次の式（１）を用いて、蛍光色素１の濃度Ｄ１，蛍光色素２の濃度Ｄ２を、該蛍光画像における画素ごとに全ての画素について計算し、蛍光色素の濃度Ｄ１，蛍光色素２の濃度Ｄ２の計算値のいずれか一方が０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、前記式（１）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度に該計算値よりも大きい所定値を代入して、他方の蛍光要素の濃度を再計算することを特徴としている。
Figure 2011191271
また、本発明の蛍光内視鏡装置においては、前記蛍光色素濃度演算部は、蛍光色素の濃度Ｄ１，蛍光色素２の濃度Ｄ２の計算値のいずれか一方が０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、前記式（１）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度に０を代入して、他方の蛍光要素の濃度を再計算するのが好ましい。
また、本発明の蛍光内視鏡装置においては、前記蛍光色素濃度演算部は、蛍光色素の濃度Ｄ１，蛍光色素２の濃度Ｄ２の計算値のいずれか一方が０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、前記式（１）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度にその絶対値が該計算値の絶対値よりも小さい所定値を代入して、他方の蛍光色素の濃度を再計算するのが好ましい。
また、本発明の蛍光内視鏡装置においては、前記蛍光色素濃度演算部は、蛍光色素の濃度Ｄ１，蛍光色素２の濃度Ｄ２の計算値のいずれか一方が０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、前記式（１）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度にその絶対値が該計算値の絶対値の２分の１以下の所定値を代入して、他方の蛍光色素の濃度を再計算するのが好ましい。
また、本発明の蛍光内視鏡装置においては、前記蛍光色素濃度演算部は、蛍光色素の濃度Ｄ１，蛍光色素２の濃度Ｄ２の計算値のいずれか一方が０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、前記式（１）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度に該計算値よりも大きい、当該画素の近傍に位置する所定画素における対応する蛍光色素の濃度の計算値を代入して、他方の蛍光色素の濃度を再計算するのが好ましい。
また、本発明による蛍光内視鏡装置は、生体組織に励起光を照射し前記生体組織から発生する蛍光により生体組織の病変部を観察する蛍光内視鏡装置であって、前記生体組織中に存在することが想定される３種類の蛍光色素１〜蛍光色素３の夫々の基準濃度での蛍光スペクトルが記録された蛍光スペクトル記録部と、前記生体組織から発生する蛍光画像を、３種類の波長λ１〜波長λ３ごとに取得する蛍光画像取得部と、前記蛍光スペクトル記録部に記録された３種類の蛍光色素１〜蛍光色素３の夫々の基準濃度での蛍光スペクトルと前記蛍光画像取得部が取得した３種類の波長λ１〜波長λ３ごとの蛍光画像を用いて、前記生体組織中に存在する夫々の蛍光色素の濃度を、該蛍光画像における全ての画素について演算により求める蛍光色素濃度演算部を有し、前記蛍光色素濃度演算部は、前記蛍光スペクトル記録部に記録された蛍光色素１〜蛍光色素３の夫々の基準濃度での蛍光スペクトルより得られる蛍光色素１の基準濃度での波長λ１での係数をａ１（λ１）、蛍光色素１の基準濃度での波長λ２での係数をａ１（λ２）、蛍光色素１の基準濃度での波長λ３での係数をａ１（λ３）、蛍光色素２の基準濃度での波長λ１での係数をａ２（λ１）、蛍光色素２の基準濃度での波長λ２での係数をａ２（λ２）、蛍光色素２の基準濃度での波長λ３での係数をａ２（λ３）、蛍光色素３の基準濃度での波長λ１での係数をａ３（λ１）、蛍光色素３の基準濃度での波長λ２での係数をａ３（λ２）、蛍光色素３の基準濃度での波長λ３での係数をａ３（λ３）、前記蛍光画像取得部が取得した蛍光画像の波長λ１での強度をＩall（λ１）、波長λ２での強度をＩall（λ２）、波長λ３での強度をＩall（λ３）、蛍光色素１の濃度をＤ１、蛍光色素２の濃度をＤ２、蛍光色素３の濃度をＤ３としたとき、次の式（１’）を用いて、蛍光色素１の濃度Ｄ１〜蛍光色素３の濃度Ｄ３を、該蛍光画像における画素ごとに全ての画素について計算し、蛍光色素１の濃度Ｄ１〜蛍光色素３の濃度Ｄ３の計算値の少なくともいずれか一つが０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、前記式（１’）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度に該計算値よりも大きい所定値を代入して、計算値が０よりも小さい蛍光色素以外の蛍光色素の濃度を再計算することを特徴としている。
Figure 2011191271
また、本発明の蛍光内視鏡装置においては、前記蛍光色素濃度演算部は、蛍光色素１の濃度Ｄ１〜蛍光色素３の濃度Ｄ３の計算値の少なくともいずれか一つが０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、前記式（１’）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度に０を代入して、計算値が０よりも小さい蛍光色素以外の蛍光色素の濃度を再計算するのが好ましい。
また、本発明の蛍光内視鏡装置においては、前記蛍光色素濃度演算部は、蛍光色素１の濃度Ｄ１〜蛍光色素３の濃度Ｄ３の計算値の少なくともいずれか一つが０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、前記式（１’）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度にその絶対値が該計算値の絶対値よりも小さい所定値を代入して、計算値が０よりも小さい蛍光色素以外の蛍光色素の濃度を再計算するのが好ましい。
また、本発明の蛍光内視鏡装置においては、前記蛍光色素濃度演算部は、蛍光色素１の濃度Ｄ１〜蛍光色素３の濃度Ｄ３の計算値の少なくともいずれか一つが０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、前記式（１’）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度にその絶対値が該計算値の絶対値の２分の１以下の所定値を代入して、計算値が０よりも小さい蛍光色素以外の蛍光色素の濃度を再計算するのが好ましい。
また、本発明の蛍光内視鏡装置においては、前記蛍光色素濃度演算部は、蛍光色素１の濃度Ｄ１〜蛍光色素３の濃度Ｄ３の計算値の少なくともいずれか一つが０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、前記式（１’）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度に該計算値よりも大きい、当該画素の近傍に位置する所定画素における対応する蛍光色素の濃度の計算値を代入して、計算値が０よりも小さい蛍光色素以外の蛍光色素の濃度を再計算するのが好ましい。
本発明によれば、分光画像の種類および露光時間が少なくても、取得された多重蛍光画像から、濃度の誤差を最小限に抑えて各蛍光を分離でき、各蛍光が分離された状態の蛍光画像を、少ないノイズで表示可能な蛍光内視鏡装置が得られる。
本発明の各実施形態に共通の蛍光内視鏡装置全体の構成を概略的に示すブロック図である。 本発明の各実施例に共通の蛍光内視鏡装置全体の構成を示すブロック図である。 図２の蛍光内視鏡装置を用いた蛍光観察における光学特性の一例を示すグラフで、(a)は励起光のスペクトルを示す図、(b)は励起光カットフィルタの分光透過率を示す図、(c)は自家蛍光スペクトルと蛍光色素の蛍光スペクトルを示す図、(d)は図２の蛍光内視鏡装置において用いられている分光光学素子が繰り返し切替える透過波長域を示す図である。 図２の蛍光内視鏡装置を用いた蛍光観察の処理手順を示すフローチャートである。 実施例１の蛍光内視鏡装置の要部として、図４に示したＵＮＭＩＸ計算および再計算、各蛍光色素の濃度の決定の処理手順の詳細を示すフローチャートである。 実施例１の変形例の蛍光内視鏡装置の要部として、図４に示したＵＮＭＩＸ計算および再計算、各蛍光色素の濃度の決定の処理手順の詳細を示すフローチャートである。 実施例２の蛍光内視鏡装置の要部として、図４に示したＵＮＭＩＸ計算および再計算、各蛍光色素の濃度の決定の処理手順の詳細を示すフローチャートである。 Ｕｎｍｉｘｉｎｇによる２種類の蛍光の分離手順についての概念的な説明図で、(a)は蛍光色素１の基準濃度での蛍光スペクトルの一例を示すグラフ、(b)は蛍光色素２の基準濃度での蛍光スペクトルの一例を示すグラフ、(c)は測定された測定対象の蛍光スペクトルの一例を示すグラフ、(d)は(c)に示されている測定対象の蛍光スペクトルの測定データを、夫々所定の濃度の蛍光色素１，２の蛍光スペクトルに分離した例を模式的に示す図である。 所定の画素において取得されるｎ種類の分光画像と行列式における分光スペクトルとの関係を概念的に示す説明図である。
図１は本発明の各実施形態に共通の蛍光内視鏡装置全体の構成を概略的に示すブロック図である。
図１の蛍光内視鏡装置は、光源部１と、内視鏡先端挿入部２と、画像処理部３と、表示ユニット４を有している。
光源部１は、光源と励起フィルタを有し、励起用の波長域の光を発することができるように構成されている。
内視鏡先端挿入部２は、照明光学系２１と、撮像光学系２２を有している。
照明光学系２１は、光源部１１からの励起光を生体組織５に照射するように構成されている。
撮像光学系２２は、対物光学系、結像光学系、励起カットフィルタ、分光光学素子、撮像素子等（図示省略）を有し、図示省略した所定の制御手段による制御を介して、本発明における蛍光画像取得部としての機能を有し、生体組織５から発生する蛍光画像を、ｎ種類[但し、２≦ｎ]の波長λ１〜波長λｎごとに取得することができるように構成されている。
画像処理部３は、フレームメモリ３１と、画像処理装置３２と、蛍光スペクトル記録部３３と、蛍光色素濃度演算部３４を有している。
フレームメモリ３１は、撮像光学系２２を介して取得された各画像信号を記憶する、
画像処理装置３２は、フレームメモリ３１に記憶された各画像信号を合成する。その際、各画像信号に対して、正常組織部分と病変組織部分とが識別し易くなるように、蛍光色素ごとに、異なる色相を割り当てて、蛍光色素濃度演算部３４で演算された蛍光色素の濃度に基づく強度の出力信号に変換する。
表示ユニット４は、画像処理装置３２を介して処理された画像を表示する。
蛍光スペクトル記録部３３には、生体組織５中に存在することが想定されるｍ種類[但し、２≦ｍ≦ｎ]の蛍光色素１〜蛍光色素ｍの夫々の基準濃度での蛍光スペクトルが記録されている。
蛍光色素濃度演算部３４は、蛍光スペクトル記録部１に記録された蛍光色素１〜蛍光色素ｍの夫々の基準濃度での蛍光スペクトルより得られる蛍光色素１〜蛍光色素ｍの夫々における基準濃度での波長λ１〜波長λｎの夫々での係数をａ１（λ１）〜ａｍ（λｎ）、蛍光画像取得部が取得した蛍光画像の波長λ１〜波長λｎの夫々での強度をＩall（λ１）〜Ｉall（λｎ）、蛍光色素１〜蛍光色素ｍの夫々の濃度をＤ１〜Ｄｍとしたとき、次の式（１”）を用いて、蛍光色素１の濃度Ｄ１〜蛍光色素ｍの濃度Ｄｍを計算する。ここで、蛍光色素１の濃度Ｄ１〜蛍光色素ｍの濃度Ｄｍの計算値の少なくともいずれか一つが０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、式（１”）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度に、該計算した濃度の値よりも大きい所定値を代入して、当該蛍光色素以外の蛍光色素の濃度を再計算する。
Figure 2011191271
即ち、図１の蛍光内視鏡装置は、蛍光色素濃度演算部３４が、ある蛍光色素の濃度の計算値が、想定される値から大きくずれてマイナスになる場合、想定される範囲内の計算した値よりも大きな値（例えば、０）に置き換えて、それ以外の蛍光色素の濃度について再計算を行うように構成されている。
例えば、２種類の蛍光色素１，蛍光色素２に対して、２種類の波長λ１，波長λ２での蛍光画像を得る構成において蛍光色素１の濃度Ｄ１，蛍光色素２の濃度Ｄ２を求める行列式は次の式（１）で表される。
Figure 2011191271
ここで、蛍光色素濃度演算部３４が行列式（１）の計算を行った結果、例えば蛍光色素２の濃度Ｄ２がマイナスの値になる場合がある。
しかし、実際には、蛍光色素の濃度は、最小値が０であって、マイナスの値になることはありえない。そして、蛍光色素２の濃度Ｄ２の計算値がマイナスの値に計算される場合、蛍光色素１の濃度Ｄ１は実際の濃度よりも大きく計算されている確率が高い。
この点に関し、式を用いて詳しく説明する。
例えば、上記のような２種類の蛍光色素１，蛍光色素２に対して、２種類の波長λ１，波長λ２での蛍光画像を得る構成において、測定対象の波長λ１での信号強度Ｉall（λ１）を、上記２種類の蛍光色素１，蛍光色素２の波長λ１での信号強度の合計で表すと、次の式（２’）のように表すことができる。
Ｉall（λ１）＝ａ１（λ１）＊Ｄ１＋ａ２(λ１)＊Ｄ２ …（２’）
但し、ａ１（λ１）は蛍光色素１の基準濃度での波長λ１での係数、ａ２（λ１）は蛍光色素２の基準濃度での波長λ１での係数である。
ここで、蛍光色素１の濃度Ｄ１、蛍光色素２の濃度Ｄ２の最小値は、夫々０であり、マイナスになることはない。このため、蛍光色素１の波長λ１での明るさ（信号強度）の最小値、蛍光色素２の波長λ１での明るさ（信号強度）の最小値は、夫々０である。
このことから、理論上は、上記式（２’）において、例えば、蛍光色素１の波長λ１での明るさ（信号強度）ａ１（λ１）＊Ｄ１が０のときは、蛍光色素２の波長λ１での明るさ（信号強度）ａ２（λ１）＊Ｄ２が観察対象の波長λ１での明るさ（信号強度）Ｉall（λ１）に等しくなる。また、例えば、蛍光色素２の波長λ１での明るさ（信号強度）ａ２(λ１)＊Ｄ２が０のときは、蛍光色素１の波長λ１での明るさ（信号強度）ａ１（λ１）＊Ｄ１が観察対象の波長λ１での明るさ（信号強度）Ｉall（λ１）に等しくなる。
しかるに、例えば、上記行列式（１）において、蛍光色素２の波長λ１での濃度Ｄ２がマイナスの値に計算されると、蛍光色素２の波長λ１での明るさ（信号強度）ａ２（λ１）＊Ｄ２がマイナスの値に計算されることになる。そうすると、上記式（２’）における、蛍光色素１の波長λ１での明るさ（信号強度）ａ１(λ１)＊Ｄ１の計算値が、観察対象の波長λ１での明るさ（信号強度）Ｉall（λ１）よりも明るい値となり、理論上の最大値を上回ってしまうことになる。
そのような計算値に基づいて蛍光色素１について再構築した画像を、表示ユニット４が表示すると、蛍光色素１が集積している部位での信号強度が強くなり過ぎてノイズを生じ易い。
図１の蛍光内視鏡のように、蛍光色素濃度演算部３４が、行列式（１）における蛍光色素２の濃度Ｄ２に想定の範囲内の値（例えば、０）を代入して、蛍光色素１の濃度Ｄ１を再計算すれば、蛍光色素１の濃度Ｄ１における計算値と実際の濃度との誤差を小さくすることができる。その結果、蛍光色素１を再構築した画像を表示ユニット４が表示した場合において蛍光色素１が集積している部位でのノイズの発生を抑えることができ、画像が観察し易くなる。
以下、図１の構成を備えた蛍光内視鏡装置における蛍光色素濃度演算部３４による蛍光光色素の濃度の再計算処理の具体例を本発明の実施形態として示す。
第一実施形態（０を代入する例）
第一実施形態の蛍光内視鏡装置は、３種類の蛍光色素１〜蛍光色素３に対して、３種類の波長λ１〜波長λ３での蛍光画像を得る場合において、蛍光色素濃度演算部３４が、蛍光色素１の濃度Ｄ１〜蛍光色素３の濃度Ｄ３を求める行列式（１’）を用いて計算した、蛍光色素１の濃度Ｄ１〜蛍光色素３の濃度Ｄ３の計算値の少なくともいずれか一つが０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、式（１’）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度に０を代入して、計算値が０よりも小さい蛍光色素以外の蛍光色素の濃度を再計算するように構成されている。
蛍光色素濃度演算部３４は、例えば、蛍光色素３の濃度Ｄ３の計算値が０よりも小さい値となった画素が存在する場合、当該画素について、式（１’）において、蛍光色素３の濃度Ｄ３に０を代入して再計算、つまり、次の式（１’α）を計算して蛍光色素１の濃度Ｄ１，蛍光色素２の濃度Ｄ２を求める。
Figure 2011191271
なお、式（１’α）におけるａ11〜ａ33は蛍光色素１〜蛍光色素３の夫々における基準濃度での波長λ１〜波長λ３の夫々での係数ａ１（λ１）〜係数ａ３（λ３）を、便宜上、簡略化して示したものである。また、（１’α）におけるＩｇ〜Ｉｒは蛍光画像取得部（撮像光学系２２と分光光学素子制御ユニット２２ｆ）が取得した蛍光画像の波長λ１〜波長λ３の夫々での強度Ｉall（λ１）〜強度Ｉall（λ３）を、便宜上、簡略化して示したものである。
また、蛍光色素濃度演算部３４は、例えば、蛍光色素２の濃度Ｄ２，蛍光色素３の濃度Ｄ３が０よりも小さい値となった画素が存在する場合、当該画素について、式（１’）において、蛍光色素２の濃度Ｄ２，蛍光色素３の濃度Ｄ３に０を代入して再計算、つまり、次の式（１’β）を計算して、蛍光色素１の濃度Ｄ１を求める。
Figure 2011191271
なお、行列式（１’β）は、式の数（３つ）が、蛍光色素の濃度の種類（１種類）よりも多くなるが、この場合は最小２乗法等を用いることで解くことができる。
第一実施形態の内視鏡装置のように、蛍光色素濃度演算部３４が、計算値が０よりも小さい蛍光色素３の濃度Ｄ３（又は蛍光色素の濃度Ｄ２，蛍光色素３の濃度Ｄ３）に０を代入して、計算値が０よりも小さい蛍光色素３以外の蛍光色素１の濃度Ｄ１，蛍光色素２の濃度Ｄ２（又は蛍光色素の濃度Ｄ１）を再計算するようにすれば、計算値が０よりも小さい蛍光色素３以外の蛍光色素１の濃度Ｄ１，蛍光色素２のＤ２（又は蛍光色素１の濃度Ｄ１）の誤差を小さくすることができる。その結果、蛍光色素１（又は蛍光色素１，蛍光色素２）を画像で表示装置に表示したときに蛍光色素１（又は蛍光色素１，蛍光色素２）が集積した部位に輝点を生じることがなく、画像が観察し易くなる。
また、行列式における列の数を減らすことができる。
第二実施形態（０以外の数を代入する例）
第二実施形態の蛍光内視鏡装置は、３種類の蛍光色素１〜蛍光色素３に対して、３種類の波長λ１〜波長λ３での蛍光画像を得る場合において、蛍光色素濃度演算部３４が、蛍光色素１の濃度Ｄ１〜蛍光色素３の濃度Ｄ３を求める行列式（１’）を用いて計算した、蛍光色素１の濃度Ｄ１〜蛍光色素３の濃度Ｄ３の計算値の少なくともいずれか一つが０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、式（１’）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度に０以外の数を代入して、計算値が０よりも小さい蛍光色素以外の蛍光色素の濃度を再計算するように構成されている。
蛍光色素濃度演算部３４が、再計算に際し、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度に代入する値としては、第一実施形態の蛍光内視鏡装置のように０に限定されることなく、０に近い値を代入して計算値が０よりも小さい蛍光色素以外の蛍光色素の濃度を再計算しても、ノイズを減らすことができる。その場合は、極力０に近い値を代入するのが好ましい。再計算に際し、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度に代入する値が０に近い値であるほど、計算値が０よりも小さい蛍光色素以外の蛍光色素の濃度の再計算値の誤差を小さくすることができる。
例えば、蛍光色素濃度演算部３４は、蛍光色素１の濃度Ｄ１〜蛍光色素３の濃度Ｄ３の計算値の少なくともいずれか一つが０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、式（１’）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度にその絶対値が該計算値の絶対値よりも小さい所定値を代入して、計算値が０よりも小さい蛍光色素以外の蛍光色素の濃度を再計算するように構成するとよい。
さらに、例えば、蛍光色素濃度演算部３４は、蛍光色素の濃度Ｄ１〜蛍光色素３の濃度Ｄ３の計算値の少なくともいずれか一つが０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、式（１’）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度にその絶対値が該計算値の絶対値の２分の１以下の所定値を代入して、計算値が０よりも小さい蛍光色素以外の蛍光色素の濃度を再計算するように構成すると、より好ましい。
第三実施形態（当該画素の近傍に位置する所定画素の蛍光色素の濃度の計算値を代入する例）
第三実施形態の蛍光内視鏡装置は、３種類の蛍光色素１〜蛍光色素３に対して、３種類の波長λ１〜波長λ３での蛍光画像を得る場合において、蛍光色素濃度演算部３４が、蛍光色素１の濃度Ｄ１〜蛍光色素３の濃度Ｄ３を求める行列式（１’）を用いて計算した、蛍光色素１の濃度Ｄ１〜蛍光色素３の濃度Ｄ３の少なくともいずれか一つが０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、式（１’）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度に、該計算値よりも大きい、当該画素の近傍に位置する所定画素における対応する蛍光色素の濃度の計算値を代入して、計算値が０よりも小さい蛍光色素以外の蛍光色素の濃度を再計算するように構成されている。
例えば、蛍光色素濃度演算部３４は、蛍光色素の濃度の計算値が０よりも小さい画素について、この計算値よりも大きい、隣接する画素における対応する蛍光色素の濃度の計算値を代入して、再計算するように構成する。あるいは、この計算値よりも大きい、周囲の画素における対応する蛍光色素の濃度の値の平均値を代入して、再計算するように構成する。ここでの周囲の画素の範囲は、当該画素に隣接する範囲に限らず、当該画素に隣接する画素から数画素離れた範囲までを含んでもよい。
なお、蛍光色素濃度演算部３４が、蛍光色素の濃度の計算値が０よりも小さい画素について代入する、当該画素の近傍に位置する所定画素における対応する蛍光色素の濃度の計算値としては、正の数を用いるのが好ましい。
第四実施形態（計算時間の短縮処理）
第四実施形態の蛍光内視鏡装置は、蛍光色素濃度演算部３４は、計算値が０よりも小さい蛍光色素以外の蛍光色素の濃度を再計算する場合に、式（１’）において、蛍光色素１〜蛍光色素ｍの夫々における基準濃度での波長λ１〜波長λｎの夫々での係数ａ１（λ１）〜ａｍ（λｎ）及び蛍光画像取得部が取得した蛍光画像の波長λ１〜波長λｎの夫々での強度Ｉall（λ１）〜Ｉall（λｎ）のうち、濃度を再計算する対象となっている蛍光色素における蛍光強度が大きい波長成分以外の波長での基準濃度での係数及び蛍光強度を再計算の対象から除外し、波長の種類を蛍光色素の種類と同数にして、再計算を行うように構成されている。
波長の種類（式の数）が蛍光色素の種類（蛍光色素の濃度の種類）よりも多い行列式は、例えば最小２乗法を用いれば解くことができるが、最小２乗法を用いた計算に時間がかかり過ぎて、演算により得られた濃度に基づいて動画で表示するのが難しくなる場合がある。
このような場合、式の数を蛍光色素の濃度の種類と同数となるように減らして再計算すれば、計算時間を短縮でき、動画表示が行いやすくなる。
例えば、蛍光色素３の濃度Ｄ３の計算値が０より小さい値となった場合には、式（１’）における蛍光色素３の濃度Ｄ３に０を代入すると式（１’α）となるが、第四実施形態の蛍光内視鏡装置では、蛍光色素濃度演算部３４は、さらに、次の式（１’α’）のように、行列式の行の成分を減らすことで、式の数を蛍光色素の濃度の種類と同数にする。
Figure 2011191271
なお、この場合は、誤差を極力小さく抑えるために、再計算する蛍光色素１の濃度Ｄ１，蛍光色素２の濃度Ｄ２への寄与が大きい（例えば、蛍光色素１，蛍光色素２の蛍光強度が大きい）波長の成分を残す。ここでは、波長の成分Ｉｇ，波長の成分Ｉｂが、波長の成分Ｉｒに比べて、蛍光色素１の蛍光強度、蛍光色素２の蛍光強度が大きい波長成分としている。
次に、本発明の蛍光内視鏡装置の実施例を説明する。
図２は本発明の各実施例に共通の蛍光内視鏡装置全体の構成を示すブロック図、図３は図２の蛍光内視鏡装置を用いた蛍光観察における光学特性の一例を示すグラフで、(a)は励起光のスペクトルを示す図、(b)は励起光カットフィルタの分光透過率を示す図、(c)は自家蛍光スペクトルと蛍光色素の蛍光スペクトルを示す図、(d)は図２の蛍光内視鏡装置において用いられている分光光学素子が繰り返し切替える透過波長域を示す図である。図４は図２の蛍光内視鏡装置を用いた蛍光観察の処理手順を示すフローチャートである。
図２の蛍光内視鏡装置は、光源部１と、内視鏡先端挿入部２と、画像処理部３と、表示ユニット４を有している。
光源部１は、光源と励起フィルタを有し、図３(a)に示すように、４４０ｎｍを中心波長とする４３０ｎｍ〜４５０ｎｍの励起用の波長域の光を発することができるように構成された励起光源１１を備えている。なお、図２の内視鏡システムでは、光源部１は、白色光源１２も備えるとともに、照明光切替え制御ユニット１３に接続されており、照明光切替え制御ユニット１１の制御を介して、励起光源１１からの励起光と白色光源１２からの白色光とを切替えて出射可能になっている。
内視鏡先端挿入部２は、照明光学系２１と、撮像光学系２２を有している。
照明光学系２１は、ライトガイド２３を経由した光源部１１からの励起光を生体組織５に照射する。
生体組織５は、図３(c)に示すように、ピーク波長が４６０ｎｍで４４０ｎｍ〜６５０ｎｍの自家蛍光を発する蛍光色素（物質）１を有するとともに、ピーク波長が５２０ｎｍで５００ｎｍ〜６３５ｎｍの蛍光を発する蛍光色素２を含む蛍光プローブが標識されている。図２中、５ａは生体組織５における蛍光色素２を含む蛍光プローブの集積部を示している。
撮像光学系２２は、対物光学系２２ａと、結像光学系２２ｂと、励起光カットフィルタ２２ｃと、分光光学素子２２ｅと、撮像素子２２ｄを有している。また、分光光学素子制御ユニット２２ｆが、分光光学素子２２ｅと画像処理部３とに接続されている。
励起光カットフィルタ２２ｃは、図３(b)に示すように、励起光を含む４５０ｎｍ以下の波長域をカットし、４５０ｎｍ〜８００ｎｍの波長域の光を透過させる光学特性を有している。
分光光学素子２２ｅは、エタロンからなり、分光光学素子制御ユニット２２ｆを介して、所定の波長域の光を透過させる複数の波長透過状態の切替えを繰り返すことができるように制御されている。ここでは、図３(d)に示すように、４７０ｎｍをピーク波長とする４５０ｎｍ〜４８０ｎｍの波長λ１と、５２０ｎｍをピーク波長とする５１０ｎｍ〜５３０ｎｍの波長λ２を切替えて透過する。
エタロンとは、光の干渉を利用するものであり、対向するように配置された一対のミラー面の間隔を変化させることによって、透過又は反射し得る光の波長を変化させることができるものである。
分光光学素子制御ユニット２２ｆは、分光光学素子２２ｅの波長透過状態（透過波長域）、透過波長状態の切替えピッチ等、分光光学素子２２ｅの駆動を制御するとともに、画像処理部３における画像処理装置３２による画像処理のタイミングを制御しており、分光光学素子２２ｅにおける透過波長状態の切替えごとに、画像処理装置３２に画像処理をさせるように構成されている。
撮像素子２２ｄは、単板式イメージセンサ（図示省略）を備えたＣＣＤで構成されている。
そして、撮像光学系２２は、分光光学素子制御ユニット２２ｆの制御を介して、本発明の蛍光画像取得部としての機能を有し、生体組織５から発生する蛍光画像を、図３(d)に示す２種類の波長λ１，波長λ２ごとに取得することができるように構成されている。
画像処理部３は、フレームメモリ３１と、画像処理装置３２と、蛍光スペクトル記録部３３と、蛍光色素濃度演算部３４を有している。
フレームメモリ３１は、撮像光学系２２を介して取得された各画像信号を記憶する、
画像処理装置３２は、分光光学素子制御ユニット２２ｆの制御を介して（例えば、画像処理の指示信号を受信するごとに）、フレームメモリ３１に記憶された波長λ１，波長λ２の各画像信号を合成する。その際、各画像信号に対して、正常組織部分と病変組織部分とが識別し易くなるように、蛍光色素ごとに異なる色相を割り当てて、蛍光色素濃度演算部３４で演算された蛍光色素の濃度に基づく強度の出力信号に変換する。
表示ユニット４は、画像処理装置３２を介して処理された画像を表示する。
蛍光スペクトル記録部３３には、生体組織５中に存在することが想定される２種類の蛍光色素１，蛍光色素２（図３(c)参照）の夫々の基準濃度での蛍光スペクトルが記録されている。
蛍光色素濃度演算部３４は、蛍光スペクトル記録部１に記録された蛍光色素１，蛍光色素２の夫々の基準濃度での蛍光スペクトルより得られる蛍光色素１，蛍光色素２の夫々における基準濃度での波長λ１，波長λ２の夫々での係数をａ１（λ１），ａ２（λ２）、蛍光画像取得部が取得した蛍光画像の波長λ１，波長λ２の夫々での強度をＩall（λ１），Ｉall（λ２）、蛍光色素１，蛍光色素２の夫々の濃度をＤ１，Ｄ２としたとき、次の式（１）を用いて、蛍光色素１の濃度Ｄ１，蛍光色素２の濃度Ｄ２を計算する。ここで、蛍光色素１の濃度Ｄ１，蛍光色素２の濃度Ｄ２の計算値のいずれか一方が０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、式（１）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度に該計算した濃度の値よりも大きい所定値を代入して、他方の蛍光色素の濃度を再計算するように構成されている。
Figure 2011191271
次の実施例１，２では、図２の蛍光内視鏡装置において、蛍光色素濃度演算部３４による具体的な蛍光光色素の濃度の再計算処理が異なっている。
実施例１
図５は実施例１の蛍光内視鏡装置の要部として、図４に示したＵＮＭＩＸ計算および再計算、各蛍光色素の濃度の決定の処理手順の詳細を示すフローチャートである。
実施例１の蛍光内視鏡装置では、蛍光色素濃度演算部３４は、第一実施形態、第二実施形態と略同様に構成されており、蛍光色素１の濃度Ｄ１，蛍光色素２の濃度Ｄ２のいずれか一方が０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、式（１）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度に０（もしくは、例えば、その濃度Ｄ２の計算値の絶対値の１／２以下の値等の０に近い値）を代入して、他方の蛍光色素の濃度を再計算するように構成されている。
実施例１の蛍光内視鏡装置の効果は、第一実施形態、第二実施形態の蛍光内視鏡装置と略同じである。
変形例
図６は実施例１の変形例の蛍光内視鏡装置の要部として、図４に示したＵＮＭＩＸ計算および再計算、各蛍光色素の濃度の決定の処理手順の詳細を示すフローチャートである。
実施例１の変形例の蛍光内視鏡装置では、蛍光色素濃度演算部３４は、第四実施形態と略同様に構成されており、蛍光色素１の濃度Ｄ１，蛍光色素２の濃度Ｄ２のいずれか一方の計算値が０よりも小さい画素が存在し、当該画素について、式（１）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度に０を代入して、計算値が０よりも小さい蛍光色素以外の蛍光色素の濃度を再計算する場合に、濃度を再計算する対象となっている蛍光色素における蛍光強度が大きい波長成分以外の波長での基準濃度での係数及び蛍光強度を再計算の対象から除外し、波長の種類を蛍光色素の種類と同数にして、再計算を行うように構成されている。
変形例の蛍光内視鏡装置の効果は、第四実施形態の蛍光内視鏡装置と略同じである。
実施例２
図７は実施例２の蛍光内視鏡装置の要部として、図４に示したＵＮＭＩＸ計算および再計算、各蛍光色素の濃度の決定の処理手順の詳細を示すフローチャートである。
実施例２の蛍光内視鏡装置では、蛍光色素濃度演算部３４は、第三実施形態と略同様に構成されており、蛍光色素１の濃度Ｄ１，蛍光色素２の濃度Ｄ２のいずれかの計算値が０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、式（１）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度に計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度に、該計算値よりも大きい、当該画素の近傍に位置する所定画素における対応する蛍光色素の濃度の計算値、[周囲の画素の当該濃度の計算値から得られる値（例えば周囲の画素の当該濃度の計算値の平均値）]を代入して再計算するように構成されている。
実施例２の蛍光内視鏡装置の効果は、第三実施形態の蛍光内視鏡装置と略同じである。
このように構成された実施例１，２の蛍光内視鏡装置を用いた多重蛍光の計測手順について図４を用いて説明する。
まず、前準備処理を行う。
前準備処理では、生体組織５中に存在することが想定される蛍光色素１，蛍光色素２ごとに、例えば蛍光色素の溶液を準備し、蛍光内視鏡装置を用いて蛍光スペクトルを取得する（ステップＳ１）。詳しくは、光源部１は、照明光切替え制御ユニット１１の制御を介して、励起光源１１から励起光を出射する。出射した光はライトガイド２３を経由し、照明光学系２１から蛍光色素１（又は蛍光色素２）に照射される。蛍光色素１（又は蛍光色素２）から発した蛍光及び蛍光色素１（又は蛍光色素２）で反射された励起光は、対物光学系２２ａ、結像光学系２２ｂを通過した後、励起光のみが励起光カットフィルタ２２ｃでカットされ、分光光学素子２２ｅに入射する。分光光学素子２２ｅは、入射した光のうち、波長λ１と波長λ２の光を交互に通過させる。分光光学素子２２ｅを通過した光は撮像素子２２ｄで撮像される。
次いで、画像処理部３の蛍光スペクトル記録部３３が、取得された各蛍光色素の蛍光スペクトルを記録する（ステップＳ２）。蛍光スペクトル記録部３３に記録された蛍光色素１，２夫々の蛍光スペクトルにおける波長λ１，波長λ２での夫々の信号強度が、蛍光色素１，蛍光色素２夫々の基準濃度での波長λ１，波長λ２ごとの濃度係数となる。
次に、多重蛍光の計測処理を行う。
多重蛍光の計測処理では、まず、蛍光色素１（または自家蛍光）を有し、蛍光色素２（または薬剤）を標識された生体組織５の蛍光画像を２種類の波長λ１，波長λ２ごとに取得する（ステップＳ３）。詳しくは、光源部１は、照明光切替え制御ユニット１１の制御を介して、励起光源１１から励起光を出射する。出射した光はライトガイド２３を経由し、照明光学系２１から生体組織５に照射される。生体組織５から発した蛍光色素１の自家蛍光，蛍光色素２の蛍光及び生体組織５で反射された励起光は、対物光学系２２ａ、結像光学系２２ｂを通過した後、励起光のみが励起光カットフィルタ２２ｃでカットされ、分光光学素子２２ｅに入射する。分光光学素子２２ｅが、入射した光のうち、波長λ１と波長λ２の光を交互に通過させる。分光光学素子２２ｅを通過した光は撮像素子２２ｄで撮像される。取得した蛍光画像は、フレームメモリ３１に記憶される。
次いで、蛍光色素濃度演算部３４は、蛍光画像取得部（撮像光学系２２、分光光学素子制御ユニット２２ｆ）が取得しフレームメモリ３１に記憶された２種類の蛍光分光画像と蛍光スペクトル記録部３３に記録された蛍光色素１，蛍光色素２の夫々の基準濃度での蛍光スペクトルと蛍光画像取得部が取得した２種類の波長λ１，波長λｎごとの蛍光画像を用いて、生体組織５中に存在する夫々の蛍光色素１の濃度Ｄ１，蛍光色素２の濃度Ｄ２を、式（１）を用いて蛍光画像における全ての画素について計算する。
ここで、蛍光色素濃度演算部３４は、蛍光色素１の濃度Ｄ１，蛍光色素の濃度Ｄ２の計算値のいずれか一方が０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、式（１）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度に該計算値よりも大きい所定値を代入して、他方の蛍光色素の濃度を再計算する。
Figure 2011191271
これらの計算、再計算を経て、蛍光色素１の濃度１，蛍光色素２の濃度が求まる（ステップＳ４）。
ここで、各実施例におけるステップＳ４の処理手順をより詳しく説明する。
実施例１
実施例１の蛍光内視鏡装置では、蛍光色素濃度演算部３４は、処理対象となる一番目の画素を選択する（ステップＳ４１）。次いで、当該画素についてＵＮＭＩＸ計算（蛍光色素１の濃度Ｄ１，蛍光色素２の濃度Ｄ２の計算）を行なう（ステップＳ４２）。蛍光色素１の濃度Ｄ１，蛍光色素２の濃度Ｄ２のいずれか一方が０よりも小さい画素が存在する場合（ステップＳ４３）、当該画素について、式（１）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度に０（もしくは、例えば、その濃度Ｄ２の計算値の絶対値の１／２以下の値等の０に近い値）を代入し（ステップＳ４４）、他方の蛍光色素の濃度を再計算する（ステップＳ４５）。当該画素におけるすべての蛍光色素の濃度の計算値が０以上であるとき（ステップＳ４３）、０以上となった各蛍光色素の濃度を当該画素についての各蛍光色素の濃度情報として決定する（ステップＳ４６）。これらステップＳ４２〜ステップＳ４６の処理をすべての画素に対して行なう（ステップＳ４７，ステップＳ４８）。
実施例１の変形例
実施例１の変形例の蛍光内視鏡装置では、蛍光色素濃度演算部３４は、処理対象となる一番目の画素を選択する（ステップＳ４１）。次いで、当該画素についてＵＮＭＩＸ計算（蛍光色素１の濃度Ｄ１，蛍光色素２の濃度Ｄ２の計算）を行なう（ステップＳ４２）。蛍光色素１の濃度Ｄ１，蛍光色素２の濃度Ｄ２のいずれか一方が０よりも小さい画素が存在する場合（ステップＳ４３）、当該画素について、式（１）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度に０を代入し（ステップＳ４４’）、他方の蛍光色素の濃度を再計算する。その際、蛍光強度が大きい波長成分以外の基準濃度での係数及び蛍光強度を再計算の対象から除外し、波長の種類を蛍光色素の種類と同数にして再計算を行なう（ステップＳ４５’）。当該画素におけるすべての蛍光色素の濃度の計算値が０以上であるとき（ステップＳ４３）、０以上となった各蛍光色素の濃度を当該画素についての各蛍光色素の濃度情報として決定する（ステップＳ４６）。これらステップＳ４２〜ステップＳ４６の処理をすべての画素に対して行なう（ステップＳ４７，ステップＳ４８）。
実施例２
実施例２の蛍光内視鏡装置では、蛍光色素濃度演算部３４は、処理対象となる一番目の画素を選択する（ステップＳ４１）。次いで、当該画素についてＵＮＭＩＸ計算（蛍光色素１の濃度Ｄ１，蛍光色素２の濃度Ｄ２の計算）を行なう（ステップＳ４２）。蛍光色素１の濃度Ｄ１，蛍光色素２の濃度Ｄ２のいずれか一方が０よりも小さい画素が存在する場合（ステップＳ４３）、当該画素について、式（１）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度に、その計算値よりも大きい、当該画素の近傍に位置する所定画素における対応する蛍光画素の濃度の計算値として、周囲の画素の当該濃度の計算値から得られる値（例えば、周囲の画素の当該濃度の計算値の平均値）を代入し（ステップＳ４４”）、他方の蛍光色素の濃度を再計算する（ステップＳ４５）。当該画素におけるすべての蛍光色素の濃度の計算値が０以上であるとき（ステップＳ４３）、０以上となった各蛍光色素の濃度を当該画素についての各蛍光色素の濃度情報として決定する（ステップＳ４６）。これらステップＳ４２〜ステップＳ４６の処理をすべての画素に対して行なう（ステップＳ４７，ステップＳ４８）。
次いで、画像処理装置３２は、波長１，波長２ごとの各画像信号に対して、蛍光色素１，蛍光色素２ごとに、（例えば、蛍光色素１については赤を、蛍光色素２については緑というように）異なる色相を割り当てる。そして、式（１）の演算により求められた蛍光色素１の濃度Ｄ１，蛍光色素２の濃度Ｄ２に基づく強度の出力信号に変換し、変換した各画像信号を合成する。これにより、生体組織の画像が、蛍光色素ごとに色分けされた状態で再構築される。なお、画像処理装置３２は、波長１，波長２ごとの各画像信号に対して、蛍光色素１，蛍光色素２ごとに、その蛍光色素の濃度に基づく強度の出力信号に変換し、変換した各画像信号を合成して、画像を再構築するようにしてもよい（ステップＳ５）。
次いで、表示ユニット４が、再構築された画像を、２種類の蛍光色素１，２夫々の蛍光の濃度画像情報を色割り当てした態様で、あるいは、１種類の蛍光色素の蛍光の濃度画像情報ごとに表示する（ステップＳ６）。
これらのステップＳ３〜ステップＳ６の処理は、生体組織５に対する観察を終了するまで、繰り返し行う。
なお、実施例１，実施例２の蛍光内視鏡装置は、もちろん、上述した多重蛍光の観察以外の観察も行うことができる。
例えば、照明光切替え制御ユニット１１の制御を介して、光源部１が白色光源１２からの白色光を出射するように切替えたときは、白色光が生体組織５に照射され、生体組織５からの反射光が一部の波長領域を除き撮像光学系２２を介して取得され、画像処理装置３２を介してカラー画像が合成され、合成されたカラー画像が表示ユニット４を介して表示される。これにより、通常の白色光を用いたカラーでの反射画像観察を行うことができる。
また、例えば、蛍光観察を行う場合において、分光光学素子制御ユニット２２ｆを介して、一種類の波長域のみを分光光学素子２２ｅが透過するように制御した場合には、一種類の波長域についての蛍光画像が取得され、その蛍光画像が表示ユニット４を介して表示される。これにより、一種類の波長による蛍光画像観察を行うことができる。
また、例えば、多波長での蛍光観察を行う場合において、画像処理装置３２が、分光光学素子制御ユニット２２ｆの制御を介して、フレームメモリ３１に記憶された波長λ１，波長λ２の各画像信号を合成する際、各画像信号ごとに異なる色相の割り当てを行うようにする。
これにより、波長ごとに色分けされた状態の蛍光画像観察を行うことができる。
以上、本発明の蛍光内視鏡装置の実施形態及び実施例を説明したが、本発明の蛍光内視鏡装置は、これらに限定されるものではなく、各実施形態及び実施例における特徴的な構成を組み合わせたものであってもよい。
また、観察対象となる生体組織や観察目的、観察条件等により異なる蛍光色素の種類に応じて、所望の蛍光色素の種類を画面入力等を介して設定できるようにするとともに、蛍光スペクトル記録部３３に多種類の蛍光色素の基準濃度での蛍光スペクトルを備え、蛍光色素濃度演算部３４を画面入力等により設定された所望の蛍光色素の濃度を演算することができるように構成するとさらによい。
本発明の蛍光内視鏡装置は、生体組織に励起光を照射し前記生体組織から発生する蛍光により生体組織の病変部を観察する蛍光内視鏡装置に有用である。
１ 蛍光内視鏡装置
１１ 光源部
２ 内視鏡先端挿入部
２１ 照明光学系
２２ 撮像光学系
２２ａ 対物光学系
２２ｂ 結像光学系
２２ｃ 励起光カットフィルタ
２２ｅ 分光光学素子
２２ｄ 撮像素子
２２ｆ 分光光学素子制御ユニット
２３ ライトガイド
３ 画像処理部
３１ フレームメモリ
３２ 画像処理装置
３３ 蛍光スペクトル記録部
３４ 蛍光色素濃度演算部
４ 表示ユニット
５ 生体組織
５ａ 蛍光薬剤集積部

Claims (16)

  1. 生体組織に励起光を照射し前記生体組織から発生する蛍光により生体組織の病変部を観察する蛍光内視鏡装置であって、
    前記生体組織中に存在することが想定されるｍ種類[但し、２≦ｍ]の蛍光色素１〜蛍光色素ｍの夫々の基準濃度での蛍光スペクトルが記録された蛍光スペクトル記録部と、
    前記生体組織から発生する蛍光画像を、ｎ種類[但し、ｍ≦ｎ]の波長λ１〜波長λｎごとに取得する蛍光画像取得部と、
    前記蛍光スペクトル記録部に記録されたｍ種類の蛍光色素１〜蛍光色素ｍの夫々の基準濃度での蛍光スペクトルと前記蛍光画像取得部が取得したｎ種類の波長λ１〜波長λｎごとの蛍光画像を用いて、前記生体組織中に存在する夫々の蛍光色素の濃度を、該蛍光画像における全ての画素について演算により求める蛍光色素濃度演算部を有し、
    前記蛍光色素濃度演算部は、
    前記蛍光スペクトル記録部に記録された蛍光色素１〜蛍光色素ｍの夫々の基準濃度での蛍光スペクトルより得られる蛍光色素１〜蛍光色素ｍの夫々における基準濃度での波長λ１〜波長λｎの夫々での係数をａ１（λ１）〜ａｍ（λｎ）、前記蛍光画像取得部が取得した蛍光画像の波長λ１〜波長λｎの夫々での強度をＩall（λ１）〜Ｉall（λｎ）、蛍光色素１〜蛍光色素ｍの夫々の濃度をＤ１〜Ｄｍとしたとき、次の式（１”）を用いて、蛍光色素１の濃度Ｄ１〜蛍光色素ｍの濃度Ｄｍを、該蛍光画像における画素ごとに全ての画素について計算し、
    蛍光色素１の濃度Ｄ１〜蛍光色素ｍの濃度Ｄｍの計算値の少なくともいずれか一つが０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、前記式（１”）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度に該計算値よりも大きい所定値を代入して、計算値が０よりも小さい蛍光色素以外の蛍光色素の濃度を再計算することを特徴とする蛍光内視鏡装置。
    Figure 2011191271
  2. 前記蛍光色素濃度演算部は、蛍光色素１の濃度Ｄ１〜蛍光色素ｍの濃度Ｄｍの計算値の少なくともいずれか一つが０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、前記式（１”）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度に０を代入して、計算値が０よりも小さい蛍光色素以外の蛍光色素の濃度を再計算することを特徴とする請求項１に記載の蛍光内視鏡装置。
  3. 前記蛍光色素濃度演算部は、蛍光色素１の濃度Ｄ１〜蛍光色素ｍの濃度Ｄｍの計算値の少なくともいずれか一つが０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、前記式（１”）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度にその絶対値が該計算値の絶対値よりも小さい所定値を代入して、計算値が０よりも小さい蛍光色素以外の蛍光色素の濃度を再計算することを特徴とする請求項１に記載の蛍光内視鏡装置。
  4. 前記蛍光色素濃度演算部は、蛍光色素１の濃度Ｄ１〜蛍光色素ｍの濃度Ｄｍの計算値の少なくともいずれか一つが０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、前記式（１”）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度にその絶対値が該計算値の絶対値の２分の１以下の所定値を代入して、計算値が０よりも小さい蛍光色素以外の蛍光色素の濃度を再計算することを特徴とする請求項１に記載の蛍光内視鏡装置。
  5. 前記蛍光色素濃度演算部は、蛍光色素１の濃度Ｄ１〜蛍光色素ｍの濃度Ｄｍの計算値の少なくともいずれか一つが０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、前記式（１”）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度に該計算値よりも大きい、当該画素の近傍に位置する所定画素における対応する蛍光色素の濃度の計算値を代入して、計算値が０よりも小さい蛍光色素以外の蛍光色素の濃度を再計算することを特徴とする請求項１に記載の蛍光内視鏡装置。
  6. 前記蛍光色素濃度演算部は、計算値が０よりも小さい蛍光色素以外の蛍光色素の濃度を再計算する場合に、前記式（１”）において、蛍光色素１〜蛍光色素ｍの夫々における基準濃度での波長λ１〜波長λｎの夫々での係数ａ１（λ１）〜ａｍ（λｎ）及び前記蛍光画像取得部が取得した蛍光画像の波長λ１〜波長λｎの夫々での強度Ｉall（λ１）〜Ｉall（λｎ）のうち、濃度を再計算する対象となっている蛍光色素における蛍光強度が大きい波長成分以外の波長での基準濃度での係数及び蛍光強度を再計算の対象から除外し、波長の種類を蛍光色素の種類と同数にして、再計算を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の蛍光内視鏡装置。
  7. 生体組織に励起光を照射し前記生体組織から発生する蛍光により生体組織の病変部を観察する蛍光内視鏡装置であって、
    前記生体組織中に存在することが想定される２種類の蛍光色素１，蛍光色素２の夫々の基準濃度での蛍光スペクトルが記録された蛍光スペクトル記録部と、
    前記生体組織から発生する蛍光画像を、２種類の波長λ１，波長λ２ごとに取得する蛍光画像取得部と、
    前記蛍光スペクトル記録部に記録された２種類の蛍光色素１，蛍光色素２の夫々の基準濃度での蛍光スペクトルと前記蛍光画像取得部が取得した２種類の波長λ１，波長λ２ごとの蛍光画像を用いて、前記生体組織中に存在する夫々の蛍光色素の濃度を、該蛍光画像における全ての画素について演算により求める蛍光色素濃度演算部を有し、
    前記蛍光色素濃度演算部は、
    前記蛍光スペクトル記録部に記録された蛍光色素１，蛍光色素２の夫々の基準濃度での蛍光スペクトルより得られる蛍光色素１の基準濃度での波長λ１での係数をａ１（λ１）、蛍光色素１の基準濃度での波長λ２での係数をａ１（λ２）、蛍光色素２の基準濃度での波長λ１での係数をａ２（λ１）、蛍光色素２の基準濃度での波長λ２での係数をａ２（λ２）、前記蛍光画像取得部が取得した蛍光画像の波長λ１での強度をＩall（λ１）、波長λ２での強度をＩall（λ２）、蛍光色素１の濃度をＤ１、蛍光色素２の濃度をＤ２としたとき、次の式（１）を用いて、蛍光色素１の濃度Ｄ１，蛍光色素２の濃度Ｄ２を、該蛍光画像における画素ごとに全ての画素について計算し、
    蛍光色素１の濃度Ｄ１，蛍光色素２の濃度Ｄ２の計算値のいずれか一方が０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、前記式（１）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度に該計算値よりも大きい所定値を代入して、他方の蛍光要素の濃度を再計算することを特徴とする蛍光内視鏡装置。
    Figure 2011191271
  8. 前記蛍光色素濃度演算部は、蛍光色素１の濃度Ｄ１，蛍光色素２の濃度Ｄ２の計算値のいずれか一方が０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、前記式（１）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度に０を代入して、他方の蛍光要素の濃度を再計算することを特徴とする請求項７に記載の蛍光内視鏡装置。
  9. 前記蛍光色素濃度演算部は、蛍光色素１の濃度Ｄ１，蛍光色素２の濃度Ｄ２の計算値のいずれか一方が０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、前記式（１）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度にその絶対値が該計算値の絶対値よりも小さい所定値を代入して、他方の蛍光色素の濃度を再計算することを特徴とする請求項７に記載の蛍光内視鏡装置。
  10. 前記蛍光色素濃度演算部は、蛍光色素１の濃度Ｄ１，蛍光色素２の濃度Ｄ２の計算値のいずれか一方が０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、前記式（１）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度にその絶対値が該計算値の絶対値の２分の１以下の所定値を代入して、他方の蛍光色素の濃度を再計算することを特徴とする請求項７に記載の蛍光内視鏡装置。
  11. 前記蛍光色素濃度演算部は、蛍光色素１の濃度Ｄ１，蛍光色素２の濃度Ｄ２の計算値のいずれか一方が０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、前記式（１）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度に該計算値よりも大きい、当該画素の近傍に位置する所定画素における対応する蛍光色素の濃度の計算値を代入して、他方の蛍光色素の濃度を再計算することを特徴とする請求項７に記載の蛍光内視鏡装置。
  12. 生体組織に励起光を照射し前記生体組織から発生する蛍光により生体組織の病変部を観察する蛍光内視鏡装置であって、
    前記生体組織中に存在することが想定される３種類の蛍光色素１〜蛍光色素３の夫々の基準濃度での蛍光スペクトルが記録された蛍光スペクトル記録部と、
    前記生体組織から発生する蛍光画像を、３種類の波長λ１〜波長λ３ごとに取得する蛍光画像取得部と、
    前記蛍光スペクトル記録部に記録された３種類の蛍光色素１〜蛍光色素３の夫々の基準濃度での蛍光スペクトルと前記蛍光画像取得部が取得した３種類の波長λ１〜波長λ３ごとの蛍光画像を用いて、前記生体組織中に存在する夫々の蛍光色素の濃度を、該蛍光画像における全ての画素について演算により求める蛍光色素濃度演算部を有し、
    前記蛍光色素濃度演算部は、
    前記蛍光スペクトル記録部に記録された蛍光色素１〜蛍光色素３の夫々の基準濃度での蛍光スペクトルより得られる蛍光色素１の基準濃度での波長λ１での係数をａ１（λ１）、蛍光色素１の基準濃度での波長λ２での係数をａ１（λ２）、蛍光色素１の基準濃度での波長λ３での係数をａ１（λ３）、蛍光色素２の基準濃度での波長λ１での係数をａ２（λ１）、蛍光色素２の基準濃度での波長λ２での係数をａ２（λ２）、蛍光色素２の基準濃度での波長λ３での係数をａ２（λ３）、蛍光色素３の基準濃度での波長λ１での係数をａ３（λ１）、蛍光色素３の基準濃度での波長λ２での係数をａ３（λ２）、蛍光色素３の基準濃度での波長λ３での係数をａ３（λ３）、前記蛍光画像取得部が取得した蛍光画像の波長λ１での強度をＩall（λ１）、波長λ２での強度をＩall（λ２）、波長λ３での強度をＩall（λ３）、蛍光色素１の濃度をＤ１、蛍光色素２の濃度をＤ２、蛍光色素３の濃度をＤ３としたとき、次の式（１’）を用いて、蛍光色素１の濃度Ｄ１〜蛍光色素３の濃度Ｄ３を、該蛍光画像における画素ごとに全ての画素について計算し、
    蛍光色素１の濃度Ｄ１〜蛍光色素３の濃度Ｄ３の計算値の少なくともいずれか一つが０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、前記式（１’）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度に該計算値よりも大きい所定値を代入して、計算値が０よりも小さい蛍光色素以外の蛍光色素の濃度を再計算することを特徴とする蛍光内視鏡装置。
    Figure 2011191271
  13. 前記蛍光色素濃度演算部は、蛍光色素１の濃度Ｄ１〜蛍光色素３の濃度Ｄ３の計算値の少なくともいずれか一つが０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、前記式（１’）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度に０を代入して、計算値が０よりも小さい蛍光色素以外の蛍光色素の濃度を再計算することを特徴とする請求項１２に記載の蛍光内視鏡装置。
  14. 前記蛍光色素濃度演算部は、蛍光色素１の濃度Ｄ１〜蛍光色素３の濃度Ｄ３の計算値の少なくともいずれか一つが０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、前記式（１’）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度にその絶対値が該計算値の絶対値よりも小さい所定値を代入して、計算値が０よりも小さい蛍光色素以外の蛍光色素の濃度を再計算することを特徴とする請求項１２に記載の蛍光内視鏡装置。
  15. 前記蛍光色素濃度演算部は、蛍光色素１の濃度Ｄ１〜蛍光色素３の濃度Ｄ３の計算値の少なくともいずれか一つが０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、前記式（１’）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度にその絶対値が該計算値の絶対値の２分の１以下の所定値を代入して、計算値が０よりも小さい蛍光色素以外の蛍光色素の濃度を再計算することを特徴とする請求項１２に記載の蛍光内視鏡装置。
  16. 前記蛍光色素濃度演算部は、蛍光色素１の濃度Ｄ１〜蛍光色素３の濃度Ｄ３の計算値の少なくともいずれか一つが０よりも小さい画素が存在する場合、当該画素について、前記式（１’）において、計算値が０よりも小さい蛍光色素の濃度に該計算値よりも大きい、当該画素の近傍に位置する所定画素における対応する蛍光色素の濃度の計算値を代入して、計算値が０よりも小さい蛍光色素以外の蛍光色素の濃度を再計算することを特徴とする請求項１２に記載の蛍光内視鏡装置。
JP2010059781A 2010-03-16 2010-03-16 蛍光内視鏡装置 Active JP5721959B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010059781A JP5721959B2 (ja) 2010-03-16 2010-03-16 蛍光内視鏡装置
PCT/JP2011/055994 WO2011115087A1 (ja) 2010-03-16 2011-03-15 蛍光内視鏡装置
CN201180013613.3A CN102791179B (zh) 2010-03-16 2011-03-15 荧光内窥镜装置
EP11756272.8A EP2548496B1 (en) 2010-03-16 2011-03-15 Fluorescence endoscopy device
US13/611,826 US9521947B2 (en) 2010-03-16 2012-09-12 Fluorescence endoscope apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010059781A JP5721959B2 (ja) 2010-03-16 2010-03-16 蛍光内視鏡装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011191271A true JP2011191271A (ja) 2011-09-29
JP5721959B2 JP5721959B2 (ja) 2015-05-20

Family

ID=44649172

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010059781A Active JP5721959B2 (ja) 2010-03-16 2010-03-16 蛍光内視鏡装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9521947B2 (ja)
EP (1) EP2548496B1 (ja)
JP (1) JP5721959B2 (ja)
CN (1) CN102791179B (ja)
WO (1) WO2011115087A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015519556A (ja) * 2012-04-30 2015-07-09 メイヨ フォンデーシヨン フォー メディカル エジュケーション アンド リサーチ 分子分析物の特性の最適な測定のための波長を選択する方法および装置
JP2016515203A (ja) * 2013-03-15 2016-05-26 ベンタナ メディカル システムズ， インコーポレイテッド スペクトル・アンミキシング
WO2017082242A1 (ja) * 2015-11-10 2017-05-18 京都府公立大学法人 腫瘍部位の判別方法、腫瘍部位の判別装置

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013180454A1 (en) * 2012-05-29 2013-12-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Method for displaying item in terminal and terminal using the same
JP6013382B2 (ja) * 2014-02-27 2016-10-25 富士フイルム株式会社 内視鏡システム及びその作動方法
EP3167278B1 (en) 2014-07-09 2019-06-26 Caliper Life Sciences, Inc. Pure spectrum extraction from biological samples
DE102017221187B4 (de) * 2017-11-27 2020-08-13 Carl Zeiss Meditec Ag Verfahren zur Bestimmung der Konzentration von verschiedenen, in einem Objekt enthaltenen Fluoreszenzemittern und Mikroskopiesystem

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007097171A1 (ja) * 2006-02-23 2007-08-30 Nikon Corporation スペクトル画像処理方法、スペクトル画像処理プログラム、及びスペクトルイメージングシステム
JP2008128982A (ja) * 2006-11-24 2008-06-05 Hamamatsu Photonics Kk 蛍光検出装置、蛍光検出方法および蛍光検出プログラム
JP2008161550A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 Olympus Corp 内視鏡システム
JP2009008481A (ja) * 2007-06-27 2009-01-15 Olympus Corp 画像処理装置および画像処理プログラム

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001137173A (ja) * 1999-11-11 2001-05-22 Fuji Photo Film Co Ltd 蛍光画像測定方法および装置
JP4663258B2 (ja) * 2003-06-17 2011-04-06 オリンパス株式会社 内視鏡装置
JP4634304B2 (ja) * 2003-10-10 2011-02-16 浜松ホトニクス株式会社 蛍光色素の濃度を定量する方法およびシステム
JP4021414B2 (ja) 2003-11-26 2007-12-12 オリンパス株式会社 スペクトラルデコンボリューション法及びスペクトラルブラインドデコンボリューション法
JP5028008B2 (ja) * 2004-12-08 2012-09-19 オリンパス株式会社 蛍光内視鏡装置
JP4537231B2 (ja) 2005-03-07 2010-09-01 独立行政法人理化学研究所 多重蛍光からの蛍光色素濃度の推定方法および多重蛍光からの蛍光強度の推定方法
WO2007097170A1 (ja) * 2006-02-23 2007-08-30 Nikon Corporation スペクトル画像処理方法、コンピュータ実行可能なスペクトル画像処理プログラム、スペクトルイメージングシステム
JP2008043396A (ja) * 2006-08-11 2008-02-28 Olympus Corp 内視鏡システム
JP5432793B2 (ja) * 2010-03-29 2014-03-05 オリンパス株式会社 蛍光内視鏡装置
JP6006199B2 (ja) * 2011-03-31 2016-10-12 オリンパス株式会社 蛍光観察装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007097171A1 (ja) * 2006-02-23 2007-08-30 Nikon Corporation スペクトル画像処理方法、スペクトル画像処理プログラム、及びスペクトルイメージングシステム
JP2008128982A (ja) * 2006-11-24 2008-06-05 Hamamatsu Photonics Kk 蛍光検出装置、蛍光検出方法および蛍光検出プログラム
JP2008161550A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 Olympus Corp 内視鏡システム
JP2009008481A (ja) * 2007-06-27 2009-01-15 Olympus Corp 画像処理装置および画像処理プログラム

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015519556A (ja) * 2012-04-30 2015-07-09 メイヨ フォンデーシヨン フォー メディカル エジュケーション アンド リサーチ 分子分析物の特性の最適な測定のための波長を選択する方法および装置
JP2016515203A (ja) * 2013-03-15 2016-05-26 ベンタナ メディカル システムズ， インコーポレイテッド スペクトル・アンミキシング
WO2017082242A1 (ja) * 2015-11-10 2017-05-18 京都府公立大学法人 腫瘍部位の判別方法、腫瘍部位の判別装置
JP2017090250A (ja) * 2015-11-10 2017-05-25 京都府公立大学法人 腫瘍部位の判別方法、腫瘍部位の判別装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP2548496B1 (en) 2017-05-10
EP2548496A1 (en) 2013-01-23
WO2011115087A1 (ja) 2011-09-22
US9521947B2 (en) 2016-12-20
EP2548496A4 (en) 2015-04-01
JP5721959B2 (ja) 2015-05-20
US20130006117A1 (en) 2013-01-03
CN102791179A (zh) 2012-11-21
CN102791179B (zh) 2016-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5721959B2 (ja) 蛍光内視鏡装置
JP5432793B2 (ja) 蛍光内視鏡装置
JP5294723B2 (ja) 画像取得装置
JP5654511B2 (ja) 内視鏡システム、内視鏡システムのプロセッサ装置、及び内視鏡システムの作動方法
JP4585050B1 (ja) 蛍光観察装置
JP5887367B2 (ja) プロセッサ装置、内視鏡システム、及び内視鏡システムの作動方法
JP5587932B2 (ja) 内視鏡システム、内視鏡システムのプロセッサ装置、及び内視鏡システムの作動方法
EP2468186B1 (en) Endoscopic diagnosis system
US9066676B2 (en) Endoscopic image display apparatus
US20170135555A1 (en) Endoscope system, image processing device, image processing method, and computer-readable recording medium
JP4642157B2 (ja) 蛍光観察装置
JP5670264B2 (ja) 内視鏡システム、及び内視鏡システムの作動方法
EP2656774B1 (en) Fluorescence observation apparatus
JP6092792B2 (ja) 内視鏡システム用プロセッサ装置、内視鏡システム、内視鏡システム用プロセッサ装置の作動方法、内視鏡システムの作動方法
EP3403567B1 (en) Endoscopic system, processor device, and method for operating endoscopic system
JP2009039510A (ja) 撮像装置
JP2019041947A (ja) 内視鏡システム
JP2013099464A (ja) 内視鏡システム、内視鏡システムのプロセッサ装置、及び画像表示方法
JP5930474B2 (ja) 内視鏡システム及びその作動方法
WO2014156604A1 (ja) 内視鏡システム及びその作動方法並びにプロセッサ装置
JP6425995B2 (ja) 内視鏡システム及びその作動方法
WO2012090982A1 (ja) 蛍光内視鏡装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130227

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140430

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140626

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20140626

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140930

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20141125

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150303

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150325

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250