JP4225864B2 - 内視鏡装置 - Google Patents

Description

本発明は、可視光画像と赤外光画像とを画像処理する内視鏡装置に関する。

近年、内視鏡装置は、広く用いられている。内視鏡装置は、体腔内に細長な挿入部を挿入することで、体腔内の臓器等を観察したり、必要に応じて処置具挿入用チャンネル内に挿入した処置具を用いて、各種治療処置ができるようになっている。
特に、電荷結合素子（ＣＣＤ）等の撮像手段を備えた内視鏡装置つまり電子内視鏡装置（光学式内視鏡とこの光学式内視鏡の接眼部にカメラヘッドを着脱自在に装着して構成した装置を含む）は、カラーモニタ上にリアルタイムに動画像を表示でき、広く利用されている。

上記従来の内視鏡装置には、可視光を用いた通常の内視鏡観察に加えて紫外光や近赤外光などの特殊光を用いた特殊光観察が可能な装置がある。
例えば、赤外光観察が可能な電子内視鏡装置は、近赤外光に感度を有する赤外光用撮像手段を備えている。近赤外光は、体内での光の吸収の主な要因となっているヘモグロビンや水による吸収が少ない。このため、上記赤外光観察が可能な電子内視鏡装置は、通常の可視光を用いる電子内視鏡装置において困難な粘膜下層の血管走行やリンパ節（リンパ管とも言う）の画像化に有用である。

このような赤外光観察は、血中内で波長８０５ｎｍ付近の近赤外光に吸収ピークを持つインドシアニングリーン（ＩＣＧ； Indocyanine green ）という薬剤を造影剤として生体内に投与し、血管走行やリンパ節（リンパ管とも言う）の検出精度を高めるということが行われている。

この場合、赤外光観察は、上記電子内視鏡装置の内視鏡挿入部を体腔内に挿入し、処置具挿通用チャンネルに挿通させた穿刺針等の処置具を挿入部先端部の先端開口から突出させて上記ＩＣＧを例えば、腫瘍周囲に局注する。そして、赤外光観察は、所定時間後、内視鏡挿入部の先端部から近赤外光により被写体を照明する。そして、上記電子内視鏡装置は、照明された被写体からの反射光を含む光を挿入部先端部の対物光学系から被写体像として取り込み、上記赤外光用撮像手段により撮像する。そして、上記電子内視鏡装置は、上記赤外光用撮像手段で撮像して得た撮像信号を信号処理してモノクロ画像信号を生成し、赤外光観察用の内視鏡画像（以下、赤外光画像）としてモニタにモノクロ画像を表示するようになっている。

このような赤外光観察は、ＩＣＧが８０５ｎｍ付近の赤外光を吸収して他の領域よりも暗く（黒く）なるので、粘膜下層の血管部分又はリンパ節に陰影がつき、薬剤を使用しない場合に比較して明瞭に血管の走行状態の観察やリンパ節の検出が容易である。
しかしながら、上記赤外光観察は、肺の炭粉沈着のような黒い領域が存在していると、この黒い領域と、粘膜下層の血管部分やＩＣＧが滞留しているリンパ節との見分けがつかず、判別が困難となる。

一方、これに対して特開２０００−４１９４２号公報に記載されている電子内視鏡装置は、上記ＩＣＧの吸収波長である８０５ｎｍ付近の赤外光の他に、ＩＣＧにほとんど吸収されない９３０ｎｍ付近の赤外光を用いて赤外光画像を得るように構成した装置が提案されている。
上記特開２０００−４１９４２号公報に記載の電子内視鏡装置は、上記８０５ｎｍ付近の赤外光と９３０ｎｍ付近の赤外光とを面順次により切り換えて被写体を照明し、この被写体からの反射光を含む被写体像を取り込んで上記赤外光用撮像手段によりそれぞれ撮像する。そして、上記公報に記載の電子内視鏡装置は、上記赤外光用撮像手段からの撮像信号を信号処理して得た画像信号に対してモニタの異なる色成分に割り当てることで、ＩＣＧ領域に色変換処理を施してカラー表示するということが行われていた。

しかしながら、上記公報に記載の電子内視鏡装置は、上記８０５ｎｍ付近の赤外光と９３０ｎｍ付近の赤外光とを面順次により供給するために、光源部に赤外光用の回転フィルタを備えている。このため、上記公報に記載の電子内視鏡装置は、この回転フィルタに同期して上記赤外光用撮像手段に対する駆動制御及びこの駆動制御により得た撮像信号に対する画像処理を行う必要があった。また、上記公報に記載の電子内視鏡装置は、上記のように面順次方式のため、通常の可視光観察時に腫瘍位置の判別などで内視鏡挿入部を急激に動かすと、上記赤外光用撮像手段に対する駆動制御及びこの駆動制御により得た撮像信号に対する画像処理と上記回転フィルタとの同期がうまく取れず、色ずれを起こす虞れもあった。
従って、赤外光観察を行う際には、面順次方式を用いることなく肺の炭粉沈着のような生体内の黒い領域と、ＩＣＧが滞留しているリンパ節とを容易に見分けることが望ましい。
特開２０００−４１９４２号公報

解決しようとする問題点は、赤外光観察を行う際に、面順次方式を用いると、通常の可視光観察時に腫瘍位置の判別などで内視鏡挿入部を急激に動かした場合、赤外光用撮像手段に対する駆動制御及びこの駆動制御により得た撮像信号に対する画像処理と回転フィルタとの同期がうまく取れず、色ずれを起こしてしまうという虞れがあった点である。

本発明の一態様による内視鏡装置は、少なくとも可視光から近赤外光までの波長帯域の照明光を供給可能な照明手段と、
前記照明手段からの照明光により被写体を照明し、この照明された被写体からの反射光を含む被写体像を取り込む内視鏡挿入部と、
前記内視鏡挿入部から取り込んだ被写体像を少なくとも可視光帯域と近赤外光帯域とに分光する分光手段と、
前記分光手段により分光された前記被写体像の可視光帯域を撮像する撮像手段及び、前記分光手段により分光された前記被写体像の近赤外光帯域を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段からの撮像信号を信号処理して得た可視光画像信号と赤外光画像信号との輝度信号を比較し、これら輝度信号の高低が可視光画像信号と赤外光画像信号とで異なる前記被写体像の領域に対して画像識別変換処理を行う画像処理手段と、
この画像処理手段にて画像識別変換処理された信号を前記赤外光画像信号又は可視光画像信号に対して合成する合成手段と、
を具備している。

本発明の内視鏡装置は、赤外光観察を行う際に、面順次方式を用いることなく、肺の炭粉沈着のような生体内の黒い領域と、ＩＣＧが滞留しているリンパ節とを見分けることが可能であるという点を有する。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

図１ないし図８は本発明の第１実施例に係わり、図１は第１実施例の内視鏡装置の全体構成を示すブロック図、図２は図１の光源装置に用いたバンドパスフィルタの光学特性を示すグラフ、図３は図１のカメラヘッドに用いた８０５ｎｍバンドパスフィルタの光学特性を示すグラフ、図４は図１のＣＣＵの内部構成及びカメラヘッドの撮像部を示すブロック図、図５は輝度比較の概念を示すための説明図であり、図５（ａ）は可視光画像及びこの可視光画像の中央水平位置における、左端を原点とした水平距離に対する輝度値（輝度信号）を示すグラフを示す説明図、図５（ｂ）は赤外光画像及び赤外光画像の中央水平位置における、左端を原点とした水平距離に対する輝度値（輝度信号）を示すグラフを示す説明図、図６は赤外光画像を示す説明図、図７はモニタの表示画面に表示される赤外光処理画像の表示例、図８はＩＣＧの光学特性を示すグラフである。

図１に示すように第１実施例の内視鏡装置１は、可視光から近赤外光までの波長帯域を含んだ照明光を供給する光源装置２と、この光源装置２に着脱自在に接続されて、この光源装置２から供給された照明光により被写体を照明し、この被写体からの反射光を含む光を取り込んで被写体像を得る光学式内視鏡（以下、単に内視鏡）３と、この内視鏡３に着脱自在に装着され、後述の撮像部を備えたカメラヘッド４と、このカメラヘッド４の撮像部に対する信号処理を行うカメラコントロールユニット（ＣＣＵ）５と、このＣＣＵ５からの映像信号を入力して内視鏡画像を表示するモニタ６とを有して構成されている。なお、本実施例の内視鏡装置１は、光学式の内視鏡３を用いて構成しているが、撮像部を内蔵した電子内視鏡を用いた内視鏡装置に本発明を適用しても良い。

前記光源装置２は、可視光から近赤外光までの波長帯域を含んだ照明光を発生するキセノンランプ等のランプ２ａと、このランプ２ａの光路上に設けられ、透過波長を制限するバンドパスフィルタ２ｂと、このバンドパスフィルタ２ｂからの照明光を前記内視鏡３の後述するライトガイドファイバに集光入射させる集光光学系２ｃとを備えている。なお、前記バンドパスフィルタ２ｂは、図２に示すように光学特性として３８０ｎｍ〜１０００ｎｍまでの可視光から近赤外光の波長帯域のみを透過させる透過特性を有している。

前記内視鏡３は、細長な挿入部３ａと、この挿入部３ａの基端側に連設された太径の把持部３ｂと、この把持部３ｂの後端側に形成された接眼部３ｃとを備えている。
内視鏡挿入部３ａは、照明光を伝達するライトガイドファイバ１０ａが挿通配設されている。このライトガイドファイバ１０ａは、把持部３ｂの側部から延出するライトガイドケーブル１０を介して前記光源装置２に接続され、前記ランプ２ａからの照明光が供給されるようになっている。

そして、内視鏡３は、ライトガイドファイバ１０ａを介して前記光源装置２から供給された照明光が伝達され、挿入部先端部３ｄに設けた照明光学系１１により拡散されて被写体を照明するようになっている。
前記挿入部先端部３ｄは、対物光学系１２を有して被写体からの反射光を含む光を被写体像として取り込み、イメージガイドファイバ等の像伝達部１３を介して内視鏡３の後端側に伝達する。

そして、内視鏡３は、前記像伝達部１３により伝達された被写体像を接眼部３ｃに設けた接眼光学系１４により内視鏡像として観察可能になっている。
この内視鏡接眼部３ｃに着脱自在に装着される前記カメラヘッド４は、前記内視鏡接眼部３ｃの接眼光学系１４に対向する位置に結像光学系２０が配置されている。

前記結像光学系２０の結像位置には、可視光帯域、近赤外光帯域による内視鏡像を撮像するＣＣＤ（電荷結合素子）等の複数の撮像部が配置され、これらの撮像面に結像される内視鏡像を光電変換するようになっている。なお、本実施例は、複数の撮像部として後述するように３つの撮像部（２１ａ〜２１ｃ）を備えて構成されている。

また、前記結像光学系２０の結像位置に至る光路上には、内視鏡像を可視光帯域と近赤外光帯域とに分光する分光部２２が配置されている。また、前記分光部２２と前記複数の撮像部との間の光路上には、それぞれ透過波長を制限するための、前記複数の撮像部と同数のバンドパスフィルタ（２３ａ〜２３ｃ）が配置されている。これら分光部２２及びバンドパスフィルタ（２３ａ〜２３ｃ）の構成は、後述する。

前記カメラヘッド４の後端は、カメラケーブル２４が延出している。このカメラケーブル２４は、この後端にコネクタ２４ａが設けられている。このコネクタ２４ａは、ＣＣＵ５に着脱自在に接続される。前記カメラケーブル２４のコネクタ２４ａがＣＣＵ５に接続されると、前記複数の撮像部と前記ＣＣＵ５とは、信号線を介して電気的に接続されるようになっている。

前記複数の撮像部は、前記ＣＣＵ５内に設けた図示しない駆動回路からそれぞれ駆動信号が伝達され、駆動制御される。そして、これら複数の撮像部は、入力された駆動信号に基き、撮像面に結像された内視鏡像を光電変換して、電荷を蓄積する。これら複数の撮像部は、蓄積された電荷が駆動回路により撮像信号として読み出され、ＣＣＵ５内の画像処理部３０へ伝達される。

前記画像処理部３０は、伝達された撮像信号を信号処理して標準的な映像信号を生成し、前記モニタ６に出力する。前記モニタ６は、得られた映像信号に基き、表示画面上に可視光観察用の内視鏡画像（以下、可視光画像）又は、赤外光観察用の内視鏡画像（以下、赤外光画像）を表示するようになっている。

また、前記ＣＣＵ５は、可視光画像のみを表示する可視光表示モード、赤外光画像のみを表示する赤外光表示モード、後述の画像処理を施した赤外光処理画像を表示する画像処理表示モードのいずれかを設定して表示モードを切り換えるためのモード設定スイッチ３１を設けている。このモード設定スイッチ３１は、前記画像処理部３０に電気的に接続されている。なお、前記モード設定スイッチ３１は、前記カメラヘッド４の外装部に設けても良い。

本実施例では、前記複数の撮像部として内視鏡像の近赤外光帯域を撮像する赤外光用ＣＣＤ２１ａと、内視鏡像の可視光短波長帯域を撮像する可視光用短波長側ＣＣＤ２１ｂと、内視鏡像の可視光長波長帯域を撮像する可視光用長波長側ＣＣＤ２１ｃと、を備えて構成されている。

また、これら可視光用短波長側ＣＣＤ２１ｂと、可視光用長波長側ＣＣＤ２１ｃと、赤外光用ＣＣＤ２１ａとに内視鏡像をそれぞれ分光する分光部２２は、前記結像光学系２０からの内視鏡像を可視光帯域と近赤外光帯域とに分光する第１の分光部であるダイクロイックミラー２２Ａと、このダイクロイックミラー２２Ａにより分光された前記内視鏡像の可視光帯域を、更に短波長帯域と長波長帯域とに分光する第２の分光部であるダイクロイックミラー２２Ｂとを備えている。

結像光学系２０からの光路上において、ダイクロイックミラー２２Ａは結像光学系２０に対向して配置され、内視鏡像の近赤外光帯域（波長７５０〜１０００ｎｍ）を前記赤外光用ＣＣＤ２１ａ側に反射し、可視光帯域の内視鏡像を後方側へ透過させる。
このダイクロイックミラー２２Ａにより反射された内視鏡像の近赤外光帯域が結像する結像位置には、前記赤外光用ＣＣＤ２１ａが配置され、この撮像面に内視鏡像の近赤外光帯域が結像されるようになっている。

一方、ダイクロイックミラー２２Ｂは、前記ダイクロイックミラー２２Ａの後方側に配置され、このダイクロイックミラー２２Ａを透過した内視鏡像の可視光帯域のうち、短波長帯域（青〜緑色）を前記可視光用短波長側ＣＣＤ２１ｂ側に反射し、他の長波長帯域（赤色）を後方側へ透過させる。
このダイクロイックミラー２２Ｂにより反射された内視鏡像の短波長帯域（青〜緑色）が結像する結像位置には、前記可視光用短波長側ＣＣＤ２１ｂが配置され、この撮像面に可視光短波長帯域の内視鏡像が結像されるようになっている。
また、ダイクロイックミラー２２Ｂを透過した内視鏡像の長波長帯域（赤色）が結像する結像位置には、前記可視光用長波長側ＣＣＤ２１ｃが配置され、この撮像面に可視光長波長帯域（赤色）の内視鏡像が結像されるようになっている。

また、ダイクロイックミラー２２Ａと赤外光用ＣＣＤ２１ａとの間の光路上には、透過波長をＩＣＧの吸収波長に制限するための８０５ｎｍバンドパスフィルタ２３ａが配置されている。この８０５ｎｍバンドパスフィルタ２３ａは、図３に示すようにＩＣＧの吸収波長である近赤外光の波長８０５ｎｍ付近に波長を制限して透過させる光学特性を有している。

また、ダイクロイックミラー２２Ｂと可視光用短波長側ＣＣＤ２１ｂとの間の光路上には、可視光短波長帯域を制限するＧＢバンドパスフィルタ２３ｂが配置されている。更に、ダイクロイックミラー２２Ｂと可視光用長波長側ＣＣＤ２１ｃとの間の光路上には、可視光長波長帯域に制限するためのＲバンドパスフィルタ２３ｃが配置されている。なお、これらＧＢバンドパスフィルタ２３ｂ及びＲバンドパスフィルタ２３ｃの光学特性は、公知であるので図示しない。

なお、本実施例では、ダイクロイックミラー２２Ａ，２２Ｂにより分光部２２を構成しているが、これらダイクロイックミラー２２Ａ，２２Ｂに替えて図示しない３色分解式又は２色分解式のダイクロイックプリズムを用いて分光部２２を構成しても良い。

次に、図４を用いて前記ＣＣＵ５の前記画像処理部３０の詳細構成を説明する。
図４に示すように前記画像処理部３０は、前記赤外光用ＣＣＤ２１ａからの撮像信号を信号処理し、赤外光用輝度信号（Ｙ_ＩＲ）を生成して出力する赤外光処理回路４１と、前記可視光用短波長側ＣＣＤ２１ｂ及び前記可視光用長波長側ＣＣＤ２１ｃからの撮像信号を信号処理し、可視光用輝度信号（Ｙ_ＶＲ）及び色信号（Ｃ_ＶＲ）を生成して出力する可視光処理回路４２と、これら赤外光処理回路４１からの赤外光用輝度信号（Ｙ_ＩＲ）と、可視光処理回路４２からの可視光用輝度信号（Ｙ_ＶＲ）及び色信号（Ｃ_ＶＲ）が入力されて後述の画像処理を施し、ＲＧＢの映像信号を出力する画像処理回路４３と、この画像処理回路４３からのデジタル映像信号をアナログ映像信号にＤ／Ａ変換して前記モニタ６に出力するＤ／Ａ変換回路４４と、前記モード設定スイッチ３１の設定に従って前記画像処理回路４３の動作を制御するＣＰＵ４５と、を備えて構成される。

前記赤外光処理回路４１は、前記赤外光用ＣＣＤ２１ａからの撮像信号に対してＣＤＳ（相関２重サンプリング）等の前処理を行うプリプロセス回路４１ａと、このプリプロセス回路４１ａにより前処理されたアナログ信号をデジタル信号にＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路４１ｂと、このＡ／Ｄ変換回路４１ｂにより変換されたデジタル信号に対してデジタル映像処理を行い、赤外光用輝度信号（Ｙ_ＩＲ）を生成するデジタル映像処理回路４１ｃとを備えている。

一方、同様に前記可視光処理回路４２は、前記可視光用短波長側ＣＣＤ２１ｂからの撮像信号に対して前処理を行うプリプロセス回路５１ｂと、このプリプロセス回路５１ｂにより前処理されたアナログ信号をデジタル信号にＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路５２ｂと、前記可視光用長波長側ＣＣＤ２１ｃからの撮像信号に対して前処理を行うプリプロセス回路５１ｃと、このプリプロセス回路５１ｃにより前処理されたアナログ信号をデジタル信号にＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路５２ｃと、前記Ａ／Ｄ変換回路５２ｂからのデジタル信号及び前記Ａ／Ｄ変換回路５２ｃからのデジタル信号に対してデジタル映像処理を行い、可視光用輝度信号（Ｙ_ＶＲ）及び色信号（Ｃ_ＶＲ）を生成するデジタル映像処理回路５３とを備えている。

前記赤外光処理回路４１からの赤外光用輝度信号（Ｙ_ＩＲ）と、前記可視光処理回路４２からの可視光用輝度信号（Ｙ_ＶＲ）及び色信号（Ｃ_ＶＲ）は、前記画像処理回路４３に入力され、この画像処理回路４３により前記モード設定スイッチ３１の設定に応じた表示モードとなるように画像処理が施され、ＲＧＢの映像信号が出力されるようになっている。

前記画像処理回路４３は、前記赤外光処理回路４１からの赤外光用輝度信号（Ｙ_ＩＲ）と前記可視光処理回路４２からの可視光用輝度信号（Ｙ_ＶＲ）とを比較する輝度比較回路６１と、この輝度比較回路６１による比較結果に基づいて、これら輝度信号の高低が異なる被写体像の領域に応じて所定の色変換処理を行う色変換処理回路６２と、この色変換処理回路６２からの色変換処理信号を合成（重畳）する合成回路６３と、この合成回路６３からの合成信号に基づき、ＲＧＢの映像信号を生成する映像処理回路６４と、を備えて構成される。

なお、本実施例において、モード設定スイッチ３１により画像処理表示モードが設定された際には、赤外光用輝度信号（Ｙ_ＩＲ）と可視光用輝度信号（Ｙ_ＶＲ）との高低が異なる被写体像の領域に応じて所定の色変換処理を赤外光画像に対して行い、この色変換処理が施された赤外光画像をモニタ６に表示させるようになっている。

前記ＣＰＵ４５は、前記モード設定スイッチ３１からの表示モード信号に応じて前記画像処理回路４３内の各回路を必要に応じて制御する。
更に具体的に説明すると、モード設定スイッチ３１により可視光表示モードが設定されている場合において、ＣＰＵ４５は、可視光表示モード信号を画像処理回路４３内の各回路に出力する。これにより、輝度比較回路６１、色変換処理回路６２及び合成回路６３は、動作することなく、可視光処理回路４２からの可視光用輝度信号（Ｙ_ＶＲ）及び色信号（Ｃ_ＶＲ）を映像処理回路６４へそのままスルーさせる。そして、映像処理回路６４は、可視光用輝度信号（Ｙ_ＶＲ）及び色信号（Ｃ_ＶＲ）から可視光用ＲＧＢ信号を生成し、Ｄ／Ａ変換回路４４を介して可視光用ＲＧＢ信号をモニタ６に出力する。

また、モード設定スイッチ３１により赤外光表示モードが設定されている場合において、ＣＰＵ４５は、赤外光表示モード信号を画像処理回路４３内の各回路に出力する。これにより、輝度比較回路６１、色変換処理回路６２及び合成回路６３は、動作することなく、可視光処理回路４２からの赤外光用輝度信号（Ｙ_ＩＲ）を映像処理回路６４へそのままスルーさせる。そして、映像処理回路６４は、赤外光用輝度信号（Ｙ_ＩＲ）から赤外光用ＲＧＢ信号を生成し、Ｄ／Ａ変換回路４４を介してモニタ６に出力する。

更に、モード設定スイッチ３１により画像処理表示モードが設定されている場合において、ＣＰＵ４５は、画像処理表示モード信号を画像処理回路４３内の各回路に出力する。これにより、輝度比較回路６１は、上述したように赤外光用輝度信号（Ｙ_ＩＲ）と可視光用輝度信号（Ｙ_ＶＲ）とを比較し、この比較結果を色変換処理回路６２に出力する。この出力と同時に、輝度比較回路６１は、赤外光用輝度信号（Ｙ_ＩＲ）を色変換処理回路６２に出力する。

色変換処理回路６２は、輝度比較回路６１による比較結果に基づいて、輝度信号の高低が異なる被写体像の領域に応じて例えば、青色に表示されるように色変換処理を行い、この色変換処理信号を合成回路６３に出力する。この出力と同時に、色変換処理回路６２は、赤外光用輝度信号（Ｙ_ＩＲ）を合成回路６３に出力する。

前記合成回路６３は、色変換処理回路６２からの色変換処理信号を赤外光用輝度信号（Ｙ_ＩＲ）に合成（重畳）して合成信号を生成し、映像処理回路６４に出力する。そして、映像処理回路６４は、合成回路６３からの合成信号に基づき、赤外光処理用ＲＧＢ信号を生成し、Ｄ／Ａ変換回路４４を介してモニタ６に出力する。

このように、本実施例の内視鏡装置１は、赤外光観察を行う際に、面順次方式を用いることなく、肺の炭粉沈着のような生体内の黒い領域と、ＩＣＧが滞留しているリンパ節とを見分けることが可能に構成されている。

前記構成される内視鏡装置１は、術者の操作により内視鏡挿入部３ａを患者の体腔内に挿入して例えば、胃等の病変部（腫瘍部）付近に挿入部先端部３ｄが導かれる。このとき、内視鏡装置１はモード設定スイッチ３１が可視光表示モードに設定されており、術者はモニタ６の表示画面に表示される可視光（通常観察）画像をモニタ６で観察しながら、内視鏡挿入部３ａの挿入を行っている。

そして、術者は、例えば、内視鏡３の処置具挿通用チャンネルに挿通させた図示しない長尺の穿刺針を挿入部先端部３ｄの先端開口から突出させて被検体部まで誘導し、この穿刺針を病変部（腫瘍部）の下層に穿刺して８０５ｎｍに吸収波長を有するＩＣＧを腫瘍周囲に局注する。すると、病変部（腫瘍部）に局注されたＩＣＧは、注入部位よりリンパ管に移行し、５分から１５分後にセンチネルリンパ節（Sentinel Lymph Node）に達してこのセンチネルリンパ節に滞留する。なお、センチネルリンパ節とは、腫瘍の原発巣からリンパ管に入った腫瘍細胞が最初に到達するリンパ節である。

ここで、光源装置２からは、ランプ２ａにより発生した照明光が３８０ｎｍ〜１０００ｎｍまでの可視光から近赤外光の波長帯域のみを透過させて内視鏡３に供給される。
内視鏡３は、光源装置２から供給された照明光により挿入部先端部３ｄから被写体を照明する。

内視鏡３は、挿入部先端部３ｄが被写体からの反射光を含む光を被写体像として取り込み、この取り込んだ被写体像を内視鏡像として像伝達部１３を介して接眼部３ｃに伝達する。
そして、カメラヘッド４は、内視鏡接眼部３ｃを介して結像光学系２０から内視鏡像を取り込む。結像光学系２０から取り込まれた内視鏡像は、ダイクロイックミラー２２Ａ，２２Ｂ、更にはそれぞれのバンドパスフィルタ２３ａ〜２３ｃを介して可視光用長波長側ＣＣＤ２１ｃ、可視光用短波長側ＣＣＤ２１ｂ、赤外光用ＣＣＤ２１ａにより同時に撮像される。

そして、ＣＣＵ５は、カメラヘッド４の可視光用長波長側ＣＣＤ２１ｃ、可視光用短波長側ＣＣＤ２１ｂ、赤外光用ＣＣＤ２１ａから撮像信号が供給される。
ＣＣＵ５において、画像処理部３０は、可視光用長波長側ＣＣＤ２１ｃ、可視光用短波長側ＣＣＤ２１ｂ、赤外光用ＣＣＤ２１ａから伝達された撮像信号をそれぞれ信号処理する。

画像処理部３０において、赤外光処理回路４１は、赤外光用ＣＣＤ２１ａからの撮像信号を信号処理し、赤外光用輝度信号（Ｙ_ＩＲ）を生成して画像処理回路４３に出力する。
一方、可視光処理回路４２は、可視光用長波長側ＣＣＤ２１ｃ及び可視光用短波長側ＣＣＤ２１ｂからの撮像信号を信号処理し、可視光用輝度信号（Ｙ_ＶＲ）及び可視光用色信号（Ｃ_ＶＲ）を生成して画像処理回路４３に出力する。

画像処理回路４３は、モード設定スイッチ３１の設定に従ってＣＰＵ４５が各回路を必要に応じて制御する。
ここで、モード設定スイッチ３１は可視光表示モードに設定されており、画像処理回路４３は、ＣＰＵ４５の制御により上述したように可視光用ＲＧＢ信号を生成し、Ｄ／Ａ変換回路４４を介してモニタ６に出力している。

次に、術者は、モード設定スイッチ３１を操作して赤外光表示モードに設定する。すると、このモード設定スイッチ３１の赤外光表示モードに従って、画像処理回路４３は、ＣＰＵ４５の制御により上述したように赤外光用ＲＧＢ信号を生成し、Ｄ／Ａ変換回路４４を介してモニタ６に出力する。

ここで、可視光画像及び赤外光画像は、モニタ６の表示画面に例えば、図５（ａ），（ｂ）に示すように表示される。
図５（ａ）に示すように可視光画像は、肺の炭粉沈着が黒く表示され、ＩＣＧが滞留しているリンパ節が表示されない。一方、図５（ｂ）に示すように赤外光画像は、ＩＣＧが滞留しているリンパ節が黒く表示されるとともに、肺の炭粉沈着も黒く表示される。

このように赤外光画像は、肺の炭粉沈着のような黒い領域が存在していると、この黒い領域と、ＩＣＧが滞留しているリンパ節との見分けがつかず、判別が困難となる。
このとき、可視光画像及び赤外光画像を構成している画像信号の輝度値（輝度信号）は、例えば、図５（ａ），（ｂ）のそれぞれの画像下段に記載しているようになっている。

図５（ａ）の可視光画像の下段に記載されるグラフは、可視光画像の中央水平位置における、左端を原点とした水平距離に対する輝度値（輝度信号）を示し、 図５（ｂ）の赤外光画像の下段に記載されるグラフは、赤外光画像の中央水平位置における、左端を原点とした水平距離に対する輝度値（輝度信号）を示している。

可視光画像において、ＩＣＧが滞留しているリンパ節の領域及び正常組織の領域は、輝度値が高く、肺の炭粉沈着の領域は輝度値が低い。一方、赤外光画像において、正常組織の領域は、輝度値が高く、肺の炭粉沈着の領域及びＩＣＧが滞留しているリンパ節の領域は輝度値が低い。
上記の結果を表１に示す。

本実施例では、上述したように画像処理表示モードが設定されている場合において、輝度比較回路６１が赤外光用輝度信号（Ｙ_ＩＲ）と可視光用輝度信号（Ｙ_ＶＲ）とを比較し、この比較結果に基づいて色変換処理回路６２が輝度信号の高低の異なる被写体像の領域に応じて色変換処理を行うようになっている。
すなわち、図６に示すように赤外光画像において、ＩＣＧが滞留しているリンパ節及び炭粉沈着の領域が存在している場合、両方ともに黒く表示されるので、このままでは見分けがつかない。

そこで、術者は、モード設定スイッチ３１を画像処理表示モードに設定する。すると、このモード設定スイッチ３１の画像処理表示モードに従って、画像処理回路４３は、ＣＰＵ４５の制御により上述したように可視光処理用ＲＧＢ信号を生成し、Ｄ／Ａ変換回路４４を介してモニタ６に出力する。

その結果、図７に示すようにモニタ６の表示画面には、図６に示した（センチネル）リンパ節の領域に色変換処理を施した赤外光処理画像が表示される。なお、本実施例では、色変換処理回路６２が行う色変換処理として、赤外光用輝度信号（Ｙ_ＩＲ）と可視光用輝度信号（Ｙ_ＶＲ）との高低が異なる被写体像の領域を青色に表示されるよう処理を行っている。これにより、赤外光処理画像は、リンパ節の領域が青色に表示されるとともに、炭粉沈着の領域は黒く表示される。

なお、ここで赤外光処理画像について、図８を用いて更になる詳細説明を行う。
図８は、ＩＣＧの光学特性である透過特性を示すグラフである。このグラフの横軸は波長、縦軸は透過率を表している。また、このグラフで、「ＩＣＧ」と記されている曲線はＩＣＧの特性であり、また「ＨＳ」と記されている曲線は人体の漿液の特性であり、また「ＩＣＧ＋ＨＳ」と記されている曲線はＩＣＧと人体の漿液との合成された特性である。
このグラフにおいて、「ＩＣＧ」と記されている曲線は、８００ｎｍよりやや短波長側の波長で透過率が最も低くなっており、この波長ではＩＣＧ単独による光の吸収が大きいことを示している。

ＩＣＧ単独では８００ｎｍよりやや短波長側の波長で透過率が最も低くなっている。しかしながら、生体内に投与されたＩＣＧは、蛋白質との結合の影響等により「ＩＣＧ＋ＨＳ」と記されている曲線のようになる。すなわち、ＩＣＧは、蛋白質との結合の影響等により、透過率が最も低くなる波長が少し長波長側にシフトする。これにより、可視領域ないし近赤外領域の波長において、ＩＣＧの実効的な最大吸収波長は、８０５ｎｍ付近となる。また、生体内には近赤外光帯域の光を強く吸収する物質はない。なお、ＩＣＧは、可視光帯域では青緑色をしている。

従って、被写体にＩＣＧが静脈注射してある場合、波長８０５ｍｎ付近の赤外光による赤外光画像は、赤外光がＩＣＧにのみ吸収され、血管部が暗くなり、コントラストの高い画像となる。
しかしながら、赤外光画像は、上述したように肺の炭粉沈着のような黒い領域が存在していると、この黒い領域と、粘膜下層の血管部分やＩＣＧが滞留しているリンパ節との見分けがつかず、判別が困難となる。また、可視光画像では、ＩＣＧが暗くならないため、リンパ節を判別できない。

そこで、本実施例のように、赤外光画像に対してリンパ節の領域に着色（青色）を行うことで、リンパ節と炭分沈着との見分けが明らかになる。
従って、本実施例の内視鏡装置１は、面順次方式を用いることなく肺の炭粉沈着のような生体内の黒い領域と、ＩＣＧが滞留しているリンパ節とを容易に見分けることが可能となる。

この結果、第１実施例の内視鏡装置１は、赤外光観察を行う際に、肺の炭粉沈着のような黒い領域が存在していても、もしくはリンパ節が生体表面より深い位置に存在している際、赤外光画像だけでは見分けにくい場合でも、ＣＣＵ５の画像処理部３０が輝度信号（輝度レベル）を比較し、高低が異なる被写体像の領域に応じて所定の画像処理（色変換処理）により例えば、青色に着色表示されるため、リンパ節の同定率が向上する。

また、第１実施例の内視鏡装置１は、面順次方式を用いていないため、カメラヘッド４及び光源装置２におけるフィルタ切換などが不要となり、内視鏡検査時間の短縮が可能となる。更に第１実施例の内視鏡装置１は、面順次方式を用いていないため、被写体像に対して同時に可視光帯域と近赤外光帯域とによる撮像信号を得るので、リンパ節を着色しても色ずれのない画像表示が可能となる。

また、本実施例では、輝度比較回路６１による比較結果に基づいて、輝度信号の高低が異なる被写体像の領域に応じた画像処理として色変換処理を行う色変換処理回路６２を設けて構成されているが、本発明はこれに限定されず、色変換処理以外の画像処理として網掛け表示処理や強調表示処理等の画像処理を行う処理回路を設けて構成しても良い。

尚、本実施例では、色変換処理を施した色変換処理信号を赤外光画像の赤外光用輝度信号に合成して赤外光処理画像を表示するように構成しているが、本発明はこれに限定されず、色変換処理を施した色変換処理信号を可視光画像の可視光用輝度信号に合成して可視光処理画像を表示するように構成しても良い。

図９ないし図１１は本発明の第２実施例に係わり、図９は第２実施例の内視鏡装置を構成するＣＣＵの内部構成及びカメラヘッドの撮像部を示すブロック図、図１０は図９の輝度比較回路の輝度比較結果により同定された（センチネル）リンパ節を示す説明図、図１１はモニタの表示画面に表示される赤外光処理画像の表示例である。

上記第１実施例は、モード設定スイッチ３１により表示モードを設定してモニタ６の表示画面に可視光画像か又は赤外光画像か又は赤外光処理画像かを切換表示させるように構成しているが、第２実施例は色変換処理を施した可視光画像のみをモニタ６の表示画面に表示させるように構成する。それ以外の構成は上記第１実施例と同様であるので説明を省略し、同一構成には同じ符号を付して説明する。

すなわち、図９に示すように第２実施例の内視鏡装置は、表示モードを切り換えるためのモード設定スイッチ３１を設けることなく、色変換処理を施した可視光画像のみをモニタ６の表示画面に表示させるように構成した画像処理部３０Ｂを備えている。このため、前記画像処理部３０Ｂは、モード設定スイッチ３１からの表示モード信号に応じて画像処理回路４３Ｂ内の各回路を制御するＣＰＵ４５を設けることなく構成される。

従って、前記画像処理部３０Ｂは、前記赤外光処理回路４１からの赤外光用輝度信号（Ｙ_ＩＲ）と、前記可視光処理回路４２からの可視光用輝度信号（Ｙ_ＶＲ）及び色信号（Ｃ_ＶＲ）が前記画像処理回路４３Ｂに入力されるまでは上記第１実施例とほぼ同様であるが、可視光表示モード、赤外光表示モード、画像処理表示モード等の表示モードを有しないため、画像処理回路４３Ｂにおける動作が異なる。

この画像処理回路４３Ｂは、赤外光用輝度信号（Ｙ_ＩＲ）と、可視光用輝度信号（Ｙ_ＶＲ）及び色信号（Ｃ_ＶＲ）がスルーすることなく、常に各回路が動作するようになっている。

すなわち、この画像処理回路４３Ｂは、輝度比較回路６１ｂが常に赤外光用輝度信号（Ｙ_ＩＲ）と可視光用輝度信号（Ｙ_ＶＲ）とを比較してこの比較結果を色変換処理回路６２ｂに出力するとともに、可視光用輝度信号（Ｙ_ＶＲ）及び色信号（Ｃ_ＶＲ）を色変換処理回路６２ｂに出力する。

ここで、輝度比較回路６１ｂが輝度比較結果により同定したＩＣＧが滞留している（センチネル）リンパ節は、例えば、図１０に示すように２箇所あるとする。本実施例では、これら２箇所のリンパ節に対して色変換処理を施し、可視光画像に対して合成するようになっている。
すなわち、色変換処理回路６２ｂは、輝度比較回路６１ｂによる比較結果に基づいて、輝度信号の高低が異なる被写体像の領域に応じて色変換処理を行い、この色変換処理信号を合成回路６３に出力するともに、可視光用輝度信号（Ｙ_ＶＲ）及び色信号（Ｃ_ＶＲ）を合成回路６３ｂに出力する。

次に、合成回路６３ｂは、色変換処理回路６２ｂからの色変換処理信号を可視光用輝度信号（Ｙ_ＶＲ）及び色信号（Ｃ_ＶＲ）に合成（重畳）して合成信号を生成し、映像処理回路６４ｂに出力する。そして、映像処理回路６４ｂは、合成回路６３ｂからの合成信号に基づき、可視光処理用ＲＧＢ信号を生成し、Ｄ／Ａ変換回路４４を介してモニタ６に出力するようになっている。

すると、図１１に示すようにモニタ６の表示画面には、図１０に示した２箇所のリンパ節の領域に対して色変換処理として青色に着色した可視光画像が表示される。
これにより、第２実施例の内視鏡装置は、画像処理部３０Ｂが輝度信号（輝度レベル）を比較し、高低が異なる被写体像の領域に応じて所定の画像処理（色変換処理）により可視光画像に対して常に着色表示される。

このため、第２実施例の内視鏡装置は、モード切換え無しに常に通常観察している可視光画像により、リンパ節を同定できる。更に、第２実施例の内視鏡装置は、モード設定スイッチ及びＣＰＵ４５を設ける必要がない。
従って、第２実施例の内視鏡装置は、上記第１実施例と同様な効果を得ることに加え、容易にリンパ節を同定できるとともに、小型化できる。

また、第２実施例の内視鏡装置は、リンパ節を摘出する際にも、可視光画像において生体組織の状態を見極めながら行えるため、安全性も向上する。
なお、第２実施例の内視鏡装置は、カメラヘッド４内部の８０５ｎｍバンドパスフィルタ２３ａの波長帯域を変更することで、血液中のヘモグロビンなど、可視光帯域と近赤外光帯域とで輝度値に差のある物質が同定可能なことは言うまでもない。

また、本発明は、以上述べた実施例のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。

［付記］
（付記項１）
少なくとも可視光から近赤外光までの波長帯域の照明光を供給可能な照明手段と、
前記照明手段からの照明光により被写体を照明し、この照明された被写体からの反射光を含む被写体像を取り込む内視鏡挿入部と、
前記内視鏡挿入部から取り込んだ被写体像を少なくとも可視光帯域と近赤外光帯域とに分光する分光手段と、
前記分光手段により分光された前記被写体像の可視光帯域を撮像する撮像手段及び、前記分光手段により分光された前記被写体像の近赤外光帯域を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段からの撮像信号を信号処理して得た可視光画像信号と赤外光画像信号との輝度信号を比較し、これら輝度信号の高低が異なる前記被写体像の領域に応じて画像処理を行う画像処理手段と、
を具備したことを特徴とする内視鏡装置。

（付記項２）
前記画像処理手段は、前記撮像手段からの撮像信号を信号処理して得た可視光画像信号と赤外光画像信号との輝度信号を比較し、これら輝度信号の高低が異なる前記被写体像の領域に応じて所定の色変換処理を行うことを特徴とする付記項１に記載の内視鏡装置。

（付記項３）
前記画像処理手段は、前記撮像手段からの撮像信号を信号処理して得た可視光画像信号と赤外光画像信号との輝度信号を比較し、これら輝度信号の高低が異なる前記被写体像の領域に応じて所定の網掛け表示処理又は強調表示処理を行うことを特徴とする付記項１に記載の内視鏡装置。

（付記項４）
前記分光手段は、前記照明手段からの照明光により照明された被写体からの反射光を含む被写体像を前記可視光帯域と前記赤外光帯域とに分光した後、更に可視光帯域に対して長波長帯域と短波長帯域とに分光し、
前記撮像手段は、前記分光手段により分光された前記被写体像の近赤外光帯域を撮像する赤外光撮像手段と、前記分光手段により分光された前記被写体像の可視光長波長帯域を撮像する長波長側撮像手段と、前記被写体像の可視光短波長帯域を撮像する短波長側撮像手段とを有し、
前記画像処理手段は、前記赤外光撮像手段からの撮像信号を信号処理して前記赤外光画像信号を得るとともに、前記可視光長波長側撮像手段からの撮像信号を信号処理して得た可視光長波長側画像信号と、前記可視光短波長側撮像手段からの撮像信号を信号処理して得た可視光短波長側画像信号とを合成して可視光画像信号を得、前記可視光画像信号と前記赤外光画像信号との輝度信号を比較し、これら輝度信号の高低が異なる前記被写体像の領域に応じて画像処理を行う
ことを特徴とする付記項１に記載の内視鏡装置。

（付記項５）
前記分光手段で分光される赤外光帯域は、造影剤の吸収波長帯域を含む近赤外光帯域であることを特徴とする付記項１に記載の内視鏡装置。

（付記項６）
前記画像処理は、前記可視光画像信号又は前記赤外光画像信号のどちらにも重畳可能であることを特徴とする付記項１に記載の内視鏡装置。

（付記項７）
少なくとも可視光から近赤外光までの波長の光を照射可能な照明手段と、前記照明手段からの照明光により照明された被写体からの反射光を受光して撮像する撮像手段と、前記撮像手段から送信される撮像信号を処理し、映像信号の生成及び色変換を行う画像処理手段と、前記画像処理手段から出力される映像信号を表示する表示手段とからなる内視鏡撮像システムにおいて、
前記撮像手段は前記被写体からの反射光を可視光及び近赤外光に分光する分光手段と、前記分光手段で分光した可視光及び近赤外光に対応した複数のＣＣＤを備え、
前記画像処理手段は前記複数のＣＣＤからの映像信号のうち可視光画像と近赤外画像との輝度が異なる箇所に所定の色変換を行う
ことを特徴とする内視鏡撮像システム。

（付記項８）
前記複数のＣＣＤが、第１、第２の可視光用ＣＣＤ及び近赤外光用ＣＣＤの３つのＣＣＤであることを特徴とする付記項７の内視鏡撮像システム。

（付記項９）
前記分光手段で分光された近赤外光の波長が造影剤の吸収波長であることを特徴とする付記項７の内視鏡撮像システム。

（付記項１０）
前記色変換を施した画像を可視光画像及び赤外光画像のどちらにも重畳可能であることをを特徴とする付記項７の内視鏡撮像システム。

第１実施例の内視鏡装置の全体構成を示すブロック図である。 図１の光源装置に用いたバンドパスフィルタの光学特性を示すグラフである。 図１のカメラヘッドに用いた８０５ｎｍバンドパスフィルタの光学特性を示すグラフである。 図１のＣＣＵの内部構成及びカメラヘッドの撮像部を示すブロック図である。 輝度比較の概念を示すための説明図である。 赤外光画像を示す説明図である。 モニタの表示画面に表示される赤外光処理画像の表示例である。 ＩＣＧの光学特性を示すグラフである。 第２実施例の内視鏡装置を構成するＣＣＵの内部構成及びカメラヘッドの撮像部を示すブロック図である。 図９の輝度比較回路の輝度比較結果により同定された（センチネル）リンパ節を示す説明図である。 モニタの表示画面に表示される赤外光処理画像の表示例である。

符号の説明

１ 内視鏡装置
２ 光源装置
３ 内視鏡
３ａ 挿入部（内視鏡挿入部）
３ｄ 先端部
４ カメラヘッド
５ ＣＣＵ（カメラコントロールユニット）
６ モニタ
２１ａ 赤外光用ＣＣＤ
２１ｂ 可視光用短波長側ＣＣＤ
２１ｃ 可視光用長波長側ＣＣＤ
２２Ａ，２２Ｂ ダイクロイックミラー
２３ａ〜２３ｃ バンドパスフィルタ
３０ 画像処理部
３１ モード設定スイッチ
４１ 赤外光処理回路
４２ 可視光処理回路
４３ 画像処理回路
４４ Ｄ／Ａ変換回路
４５ ＣＰＵ
６１ 輝度比較回路
６２ 色変換処理回路
６３ 合成回路
６４ 映像処理回路
代理人 弁理士 伊藤 進

Claims (2)

1. 少なくとも可視光から近赤外光までの波長帯域の照明光を供給可能な照明手段と、
   前記照明手段からの照明光により被写体を照明し、この照明された被写体からの反射光を含む被写体像を取り込む内視鏡挿入部と、
   前記内視鏡挿入部から取り込んだ被写体像を少なくとも可視光帯域と近赤外光帯域とに分光する分光手段と、
   前記分光手段により分光された前記被写体像の可視光帯域を撮像する撮像手段及び、前記分光手段により分光された前記被写体像の近赤外光帯域を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段からの撮像信号を信号処理して得た可視光画像信号と赤外光画像信号との輝度信号を比較し、これら輝度信号の高低が可視光画像信号と赤外光画像信号とで異なる前記被写体像の領域に対して画像識別変換処理を行う画像処理手段と、
   この画像処理手段にて画像識別変換処理された信号を前記赤外光画像信号又は可視光画像信号に対して合成する合成手段と、
   を具備することを特徴とする内視鏡装置。
2. 前記画像処理手段が行う画像識別変換処理は、前記被写体像の領域に対して色変換処理、網掛け処理、強調表示処理のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。

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