JP4311607B2 - 蛍光診断情報生成方法および装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、励起光の照射により被測定部から発せられる蛍光に基づいて、被測定部の組織性状を反映した蛍光診断情報を生成する蛍光診断情報生成方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、所定の波長の励起光を生体等の被測定部に照射して、この被測定部から発せられる蛍光に基づいて、被測定部の組織性状を反映する蛍光診断画像等の蛍光診断情報を出力する蛍光診断情報生成装置が提案されている。このような蛍光診断情報生成装置には、蛍光診断薬を予め吸収した生体組織から発せられる薬剤蛍光に基づいて蛍光診断情報を出力する装置と、蛍光診断薬を使用せず、生体組織から発せられる自家蛍光に基づいた蛍光診断情報を出力する装置とがある。この種の蛍光診断情報生成装置は多くの場合、体腔内部に挿入される内視鏡や、コルポスコープあるいは手術用顕微鏡等に組み込まれた形に構成される。
【０００３】
蛍光診断情報生成装置としては、例えば、励起光を照射された生体組織から発せられる蛍光の蛍光強度に基づいた蛍光診断画像を出力する装置がある。図１３に示すように、病変組織から発せられる蛍光強度は、正常組織から発せられる蛍光強度に比べ小さいため、観察者は、蛍光の蛍光強度に基づいた蛍光診断画像を観察することにより、正常組織と病変組織とを識別することができる。
【０００４】
一方、内視鏡装置等に本発明の蛍光診断情報生成装置が組み込まれた場合等には、生体部位の凹凸の影響を受け、励起光光源から被測定部までの距離が均一ではない場合が多く、このような場合には、生体の被測定部における励起光照度が不均一となる。通常正常組織から発せられる蛍光強度は励起光照度にほぼ比例し、励起光照度は距離の２乗に反比例して低下する。そのため、光源から遠くにある正常組織からよりも近くにある病変組織からの方が強い蛍光を受光する場合があり、蛍光強度のみに基づいた判定を行うと、組織性状の判定を誤るケースもある。
【０００５】
このような誤判定を防ぐために、生体組織の部位が受光した励起光の光強度と、この励起光の受光により被測定部から発せられた蛍光の光強度との比率に基づいた演算値、すなわち励起光を照射する距離や角度によって影響を受けない値である蛍光収率に基づいた蛍光診断情報を出力する蛍光診断情報生成装置が提案されている。
【０００６】
しかし、上記蛍光収率を反映した値を求める際に、紫外〜可視域の励起光は生体の種々の物質によって異なる吸収を受けるため、反射された励起光の強度分布を測定しても生体組織が受光した励起光の強度分布を正しく測定したことにはならない。
【０００７】
そこで、蛍光収率を反映する演算値を求める１つの方策として、紫外〜可視域に比べて、一様な吸収を受ける近赤外光を参照光として生体組織に照射し、反射された近赤外光の光強度を励起光の光強度の代わりとして用いて、蛍光強度を反射された近赤外光の光強度により除算した蛍光収率演算値を求め、この蛍光収率演算値に基づいて、組織性状を判定する装置が提案されている。すなわち、上記蛍光収率演算値を求めることにより、励起光光源および蛍光受光部と被測定部との距離に依存する蛍光強度の項はキャンセルされ、蛍光収率の違いのみが反映された演算値に基づいて判定を行うことができる。
【０００８】
一方、図１３に示すように、正常組織から発せられ蛍光のスペクトル形状と、病変組織から発せられる蛍光のスペクトル形状が異なることを利用した蛍光診断情報生成装置の開発も進められている。例えば特開平6-54792 号公報では、蛍光の緑色波長帯域の光強度と赤色波長帯域の光強度の比である蛍光強度比に基づいて蛍光診断情報を出力する装置が提案されている。
【０００９】
さらに、特開平10-225436 号公報では、被測定部から取得した狭波長帯域の光強度を広波長帯域の光強度で規格化した規格化蛍光演算値を反映した蛍光診断情報を出力する装置を本出願人が提案している。本公報においては、波長帯域４８０nm近傍の狭波長帯域の画像データと、４３０nm近傍から７３０nm近傍までの広波長帯域の画像データとを取得し、狭波長帯域の画像データの画素値を広波長帯域の画像データの画素値により除算した規格化蛍光演算値を求め、この規格化蛍光演算値に基づいた疑似カラー画像、例えば規格化蛍光演算値が大きい方から小さい方へ順次緑色から赤色へ色が変化する疑似カラー画像を、蛍光診断画像として出力している。すなわち上記規格化蛍光演算値を求めることにより励起光光源および蛍光受光部と被測定部との距離に依存する蛍光強度の項はキャンセルされ、蛍光スペクトルの形状の違いのみが反映された演算値に基づいた蛍光診断情報を出力することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
一方、生体組織には、蛍光を発する血液、粘液、消化液、唾液、泡、残渣等の妨害因子が付着している場合があり、これらの妨害因子が付着している生体組織（以下非清浄組織と記載）に励起光が照射されると、これらの妨害因子からも蛍光が発せられる。このような非清浄組織から発せられる蛍光の中には、この蛍光から取得した上述の規格化蛍光演算値や蛍光収率演算値等が、病変組織から発せられる蛍光の規格化蛍光演算値や蛍光収率演算値と紛らわしい場合がある。
【００１１】
以下、規格化蛍光演算値に基づいた蛍光診断画像を生成して表示する場合を例として、詳細を説明する。図１４は、４１０nmの励起光を生体組織に照射した場合に発せられる蛍光のスペクトル形状の一例である。この図１には、清浄な正常組織から取得した蛍光強度スペクトル（点線）と、清浄な病変組織から取得した蛍光強度スペクトル（一点破線）と、非清浄組織から取得した蛍光強度スペクトル（実線）とが、その積分値が１となるように規格化された規格化蛍光強度スペクトルとして示されている。
【００１２】
波長帯域４８０nm近傍の狭波長帯域の画像データと、４３０nm近傍から７３０nm近傍までの広波長帯域の画像データとを取得し、狭波長帯域の画像データの画素値を広波長帯域の画像データの画素値により除算した規格化蛍光演算値を求め、この規格化蛍光演算値が大きい方から小さい方へ順次緑色から赤色へ色が変化する疑似カラー画像を蛍光診断画像として出力する。このような場合には、正常組織から発せられた蛍光から取得された規格化蛍光演算値は緑色に、病変組織から発せられた蛍光から取得された規格化蛍光演算値は赤色に表示されるように疑似カラーを割り当てる事が多い。通常、病変組織から発せられた蛍光から取得された規格化蛍光演算値の値以下の規格化蛍光演算値には全て赤色が割り当てられる。非清浄組織から発せられた蛍光から取得した規格化蛍光演算値は、病変組織から発せられた蛍光から取得された規格化蛍光演算値と近い値、あるいは病変組織から発せられた蛍光から取得された規格化蛍光演算値より小さい値である場合が多いため、非清浄組織から発せられた蛍光から取得した規格化蛍光演算値にも赤色が割り当てられる。このため、病変組織から発せられた蛍光から取得された規格化蛍光演算値にも、非清浄組織から発せられた蛍光から取得した規格化蛍光演算値にも、共に赤色が割り当てられる。このような蛍光診断画像に基づいて観察者が正常組織と病変組織との識別を行うと、観察者が病変組織であると認識した被測定部が、清浄な病変組織ではなく、非清浄組織である場合があり、組織性状の識別精度が低下するという問題がある。
【００１３】
また、上述したように非清浄組織には、清浄な病変組織と同様に、微弱な蛍光を発するものが多く、蛍光強度や蛍光収率演算値に基づいて蛍光診断画像を作成した場合等にも、観察者が病変組織であると認識した被測定部が、清浄な病変組織ではなく、非清浄組織である場合があり、やはり組織性状の識別精度が低下する。
【００１４】
本発明は上記のような問題に鑑みて、妨害因子が付着している非清浄組織と、清浄な病変組織との誤識別を低減し、組織性状の識別精度を向上することができる蛍光診断情報生成方法および装置を提供することを目的とするものである
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明による蛍光診断情報生成方法は、第１の励起光が照射された被測定部から発せられた蛍光の蛍光情報を検出し、この検出された前記蛍光情報に基づいて第１の特徴量を取得し、この第１の特徴量を反映する第１の蛍光診断情報を作成して出力し、
第２の励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光の蛍光情報を検出し、この検出された前記蛍光情報に基づいて第２の特徴量を取得し、この第２の特徴量を反映する第２の蛍光診断情報を作成して出力する蛍光診断情報生成方法であって、
前記第１の励起光の波長が、該第１の励起光を組織性状が異なる清浄な被測定部へ照射した場合には、それぞれの清浄な被測定部から発せられる蛍光の蛍光情報に基づいて取得された第１の特徴量が異なる波長であり、
前記第２の励起光の波長が、該第２の励起光を清浄な被測定部と非清浄な被測定部に照射した場合には、それぞれの被測定部から発せられる蛍光の蛍光情報に基づいて取得された第２の特徴量が異なる波長であることを特徴とする。
【００１６】
本発明による他の蛍光診断情報生成方法は、第１の励起光が照射された被測定部から発せられた蛍光の蛍光情報を検出し、この検出された前記蛍光情報に基づいて第１の特徴量を取得し、
第２の励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光の蛍光情報を検出し、この検出された前記蛍光情報に基づいて第２の特徴量を取得し、
前記第１の特徴量および前記第２の特徴量を反映する蛍光診断情報を作成して出力する蛍光診断情報生成方法であって、
前記第１の励起光の波長が、該第１の励起光を組織性状が異なる清浄な被測定部へ照射した場合には、それぞれの清浄な被測定部から発せられる蛍光の蛍光情報に基づいて取得された第１の特徴量が異なる波長であり、
前記第２の励起光の波長が、該第２の励起光を清浄な被測定部と非清浄な被測定部に照射した場合には、それぞれの被測定部から発せられる蛍光の蛍光情報に基づいて取得された第２の特徴量が異なる波長であることを特徴とする。
【００１７】
本発明の蛍光診断情報生成装置は、第１の励起光を被測定部へ照射する第１の励起光照射手段と、
前記第１の励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光の蛍光情報を検出する第１の検出手段と、
該第１の検出手段により検出された前記蛍光情報に基づいて第１の特徴量を取得する第１の特徴量取得手段と、
前記第１の特徴量を反映する第１の蛍光診断情報を作成して出力する第１の蛍光診断情報生成手段と、
第２の励起光を前記被測定部へ照射する第２の励起光照射手段と、
前記第２の励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光の蛍光情報を検出する第２の検出手段と、
該第２の検出手段により検出された前記蛍光情報に基づいて第２の特徴量を取得する第２の特徴量取得手段と、
前記第２の特徴量を反映する第２の蛍光診断情報を作成して出力する第２の蛍光診断情報生成手段とを備え、
前記第１の励起光の波長が、該第１の励起光を組織性状が異なる清浄な被測定部へ照射した場合には、それぞれの清浄な被測定部から発せられる蛍光の蛍光情報に基づいて取得された第１の特徴量が異なる波長であり、
前記第２の励起光の波長が、該第２の励起光を清浄な被測定部と非清浄な被測定部に照射した場合には、それぞれの被測定部から発せられる蛍光の蛍光情報に基づいて取得された第２の特徴量が異なる波長であることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の他の蛍光診断情報生成装置は、第１の励起光を被測定部へ照射する第１の励起光照射手段と、
前記第１の励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光の蛍光情報を検出する第１の検出手段と、
該第１の検出手段により検出された前記蛍光情報に基づいて第１の特徴量を取得する第１の特徴量取得手段と、
第２の励起光を前記被測定部へ照射する第２の励起光照射手段と、
前記第２の励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光の蛍光情報を検出する第２の検出手段と、
該第２の検出手段により検出された前記蛍光情報に基づいて第２の特徴量を取得する第２の特徴量取得手段と、
前記第１の特徴量および前記第２の特徴量を反映する蛍光診断情報を作成して出力する蛍光診断情報生成手段とを備え、
前記第１の励起光の波長が、該第１の励起光を組織性状が異なる清浄な被測定部へ照射した場合には、それぞれの清浄な被測定部から発せられる蛍光の蛍光情報に基づいて取得された第１の特徴量が異なる波長であり、
前記第２の励起光の波長が、該第２の励起光を清浄な被測定部と非清浄な被測定部に照射した場合には、それぞれの被測定部から発せられる蛍光の蛍光情報に基づいて取得された第２の特徴量が異なる波長であることを特徴とするものである。
【００１９】
なお、上記各蛍光診断情報生成方法および装置において、「特徴量が異なる」とは特徴量が完全に異なっている場合に限定されるものではなく、一部が重なっていても、実質的に分離可能な場合を含むものである。例えば、複数個の清浄組織から取得した特徴量と複数個の非清浄組織から取得した特徴量との分布が実質的に分離できる場合等を含むものである。
【００２０】
上記蛍光診断情報生成手段は、予め既知清浄正常組織および既知清浄病変組織または既知清浄正常組織若しくは既知清浄病変組織から取得した第１の特徴量に基づいて作成された第１の判定基準値と、既知清浄組織および既知非清浄組織または既知清浄組織若しくは既知非清浄組織から取得した第２の特徴量に基づいて作成された第２の判定基準値とを記憶する記憶手段と、
前記被測定部から発せられた蛍光から取得された前記第１の特徴量と、前記第１の判定基準値とに基づいて、前記被測定部が既知清浄病変組織側に属するか否かを判定し、また前記被測定部から発せられた蛍光から取得された前記第２の特徴量と、前記第２の判定基準値とに基づいて、前記被測定部が既知非清浄組織側に属するか否かを判定する判定手段とを備え、該判定手段による判定結果を前記蛍光診断情報として出力するものであってもよい。
【００２１】
上記特徴量としては、具体的には、蛍光強度、蛍光のスペクトル形状、蛍光のスペクトル形状を反映した規格化蛍光演算値あるいは蛍光の蛍光収率を反映した蛍光収率演算値等が考えられる。なお、「規格化蛍光演算値」とは、蛍光のスペクトル形状を反映する演算値であり、被測定部から取得した異なる波長帯域の蛍光の蛍光強度の比率を反映した演算値を意味している。蛍光の狭波長帯域（例えば４３０nm〜５３０nmの波長帯域）の光強度を広波長帯域（例えば全波長帯域あるいは４３０nm〜７３０nmの波長帯域）の光強度で除算したもの等がある。また、上記の異なる波長帯域として、例えば４８０nm近傍の狭波長帯域と６３０nm近傍の狭波長帯域を選択して算出した、蛍光強度比等も「規格化蛍光演算値」に含まれるものである。
【００２２】
また「蛍光収率」とは、被測定部に照射される励起光の光強度と、その励起光の照射により被測定部から発せられる蛍光の光強度の比率を意味している。また「蛍光収率演算値」とは、例えば上述したように、参照光を生体組織に照射し、反射された参照光の光強度を励起光の光強度の代わりとして用いて、被測定部から発せられる蛍光の光強度を反射された参照光の光強度により除算した演算値である。上記参照光としては、組織によらず比較的均一な反射特性を有する近赤外光を使用することができる。また、精度は若干悪化するが、参照光として通常の照明光を利用することもできる。なお、励起光の射出部、例えば内視鏡であればスコープ部の先端部と、被測定部との間の距離のバラツキを少なく保つことができれば、蛍光強度を蛍光収率演算値として用いることもできる。
【００２３】
前記第１の励起光の波長が４１０nm近傍であれば、前記第２の励起光としては、その波長が実質的に３５０nm〜３９０nmまたは４７０nm〜５２０nmの範囲内に内に入っているものであればよい。なお、上記第１の励起光は４００nm〜４２０nmの範囲内の波長であることが望ましい。
【００２４】
なお、上記第２の励起光の波長が３５０nm〜３９０nmの範囲内であり、第２の特徴量として上記規格化蛍光演算値を用いる場合であれば、異なる波長帯域の１つを４６０nm近傍の波長帯域としてもよい。また、上記第２の励起光の波長が４７０nm〜５２０nmの範囲内であり、第２の特徴量として上記規格化蛍光演算値を用いる場合であれば、異なる波長帯域の１つを５５０nm近傍の波長帯域としてもよい。
【００２５】
本蛍光診断情報生成装置は、一部または全部を、生体内部に挿入される内視鏡装置として形成することができる。
【００２６】
なお、上記第１の励起光照射手段は、上記第１の励起光の光源として、Ga-N系半導体レーザを備えるものであってもよい。また上記第２の励起光照射手段は、上記第２の励起光の光源として、Ga-N系半導体レーザを備えるものであってもよい。
【００２７】
【発明の効果】
本発明者は、励起光の波長を種々変更して、清浄な生体組織および非清浄な生体組織から発せられる蛍光の特徴量について解析を行い、清浄な生体組織から発せられる蛍光の蛍光情報から取得される特徴量と、非清浄な生体組織から発せられる蛍光の蛍光情報から取得される特徴量とが異なる場合があることを解明した。
【００２８】
例えば、波長３６０nmの励起光を清浄な正常組織、清浄な病変組織および非清浄組織に照射した場合に、各組織から発せられる蛍光の規格化蛍光強度スペクトルを図１に示す。清浄な正常組織から発せられた蛍光のスペクトル（点線）の形状と清浄な病変組織から発せられた蛍光のスペクトル（一点破線）の形状とが近似した形状を有し、非清浄組織から発せられた蛍光のスペクトル（実線）の形状は、清浄な正常組織および清浄な病変組織から発せられた蛍光のスペクトル形状とは、異なる形状を有するものとなる。このため、清浄な正常組織および清浄な病変組織から発せられた蛍光から取得された規格化蛍光演算値と、非清浄組織から発せられた蛍光から取得された規格化蛍光演算値も異なるものとなる。したがって、清浄であるか否かが未知である被測定部に波長３６０nmの励起光を照射し、発せられた蛍光から規格化蛍光演算値を取得すれば、測定者は、この規格化蛍光演算値に基づいて、被測定部が清浄組織であるか、非清浄組織であるかを識別することができる。
【００２９】
また、波長５００nmの励起光を清浄な正常組織、清浄な病変組織および非清浄組織に照射した場合に、各組織から発せられた蛍光の規格化蛍光強度スペクトルを図２に示す。この場合にも、波長３６０nmの励起光を用いた場合と同様に、非清浄組織から発せられた蛍光のスペクトル（実線）の形状は、清浄な正常組織から発せられた蛍光のスペクトル（点線）の形状および清浄な病変組織から発せられた蛍光のスペクトル（一点破線）の形状とは、異なる形状を有するものとなり、清浄であるか否かが未知である被測定部に波長５００nmの励起光を照射し、発せられた蛍光から規格化蛍光演算値を取得すれば、測定者はこの規格化蛍光演算値に基づいて、被測定部が清浄組織であるか、非清浄組織であるかを識別することができる。一方、従来知られているように、例えば波長４１０nmの励起光を被測定部に照射して発せられた蛍光からは、被測定部の組織性状を識別することができる。
【００３０】
すなわち、本発明による蛍光診断情報生成方法および装置によれば、まず、第１の励起光として、この第１の励起光を組織性状が異なる清浄な被測定部へ照射した場合には、それぞれの清浄な被測定部から発せられる蛍光の蛍光情報に基づいて取得された第１の特徴量が異なる波長の光を準備し、また第２の励起光として、この第２の励起光を清浄な被測定部と非清浄な被測定部に照射した場合には、それぞれの被測定部から発せられる蛍光の蛍光情報に基づいて取得された第２の特徴量が異なる波長の光を準備し、第１の励起光が照射された被測定部から発せられた蛍光の蛍光情報を検出し、この検出された前記蛍光情報に基づいて第１の特徴量を取得し、この第１の特徴量を反映する第１の蛍光診断情報を作成して出力し、さらに、第２の励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光の蛍光情報を検出し、この検出された前記蛍光情報に基づいて第２の特徴量を取得し、この第２の特徴量を反映する第２の蛍光診断情報を作成して出力することにより、測定者は、第１の特徴量が反映された蛍光診断情報に基づいて、被測定部が、清浄な病変組織または清浄な病変組織と近似した第１の特徴量が取得される非清浄組織であるか否かを識別することができる。また、測定者は、第２の特徴量が反映された蛍光診断情報に基づいて、被測定部が、清浄組織であるか、あるいは非清浄組織であるかを識別することができる。観察者は、これらの２種類の識別結果を組み合わせることにより、妨害因子が付着している非清浄組織と、清浄な病変組織とを識別することができる。従って、妨害因子が付着している非清浄組織と、清浄な病変組織との誤識別が低減し、組織性状の識別精度を向上することができる。
【００３１】
本発明による他の蛍光診断情報生成方法および装置によれば、まず、第１の励起光として、この第１の励起光を組織性状が異なる清浄な被測定部へ照射した場合には、それぞれの清浄な被測定部から発せられる蛍光の蛍光情報に基づいて取得された第１の特徴量が異なる波長の光を準備し、また第２の励起光として、この第２の励起光を清浄な被測定部と非清浄な被測定部に照射した場合には、それぞれの被測定部から発せられる蛍光の蛍光情報に基づいて取得された第２の特徴量が異なる波長の光を準備し、第１の励起光が照射された被測定部から発せられた蛍光の蛍光情報を検出し、この検出された前記蛍光情報に基づいて第１の特徴量を取得し、第２の励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光の蛍光情報を検出し、この検出された前記蛍光情報に基づいて第２の特徴量を取得し、前記第１の特徴量および前記第２の特徴量を反映する蛍光診断情報を作成して出力することにより、測定者は、第１の特徴量および第２の特徴量が反映された蛍光診断情報に基づいて、被測定部が非清浄組織であるか、清浄な病変組織であるかを識別することができる。従って、妨害因子が付着している非清浄組織と、清浄な病変組織との誤識別が低減し、組織性状の識別精度を向上することができる。
【００３２】
また、前記蛍光診断情報生成手段が、予め既知清浄正常組織および既知清浄病変組織または既知清浄正常組織若しくは既知清浄病変組織から取得した第１の特徴量に基づいて作成された第１の判定基準値と、既知清浄組織および既知非清浄組織または既知清浄組織若しくは既知非清浄組織から取得した第２の特徴量に基づいて作成された第２の判定基準値とを記憶する記憶手段と、前記被測定部から発せられた蛍光から取得された前記第１の特徴量と、前記第１の判定基準値とに基づいて、前記被測定部が既知清浄病変組織側に属するか否かを判定し、また前記被測定部から発せられた蛍光から取得された前記第２の特徴量と、前記第２の判定基準値とに基づいて、前記被測定部が既知非清浄組織側に属するか否かを判定する判定手段とを備え、該判定手段による判定結果を前記蛍光診断情報として出力するものであれば、被測定部が清浄な病変組織と近似した第１の特徴量が取得される非清浄組織あることを判定した判定結果を出力することができ、観察者は、判定結果を容易に認識することができる。
【００３３】
前記第１の特徴量が前記蛍光のスペクトル形状を反映した規格化蛍光演算値または前記蛍光の蛍光収率を反映した蛍光収率演算値であり、前記第２の特徴量が前記蛍光のスペクトル形状を反映した規格化蛍光演算値または前記蛍光の蛍光収率を反映した蛍光収率演算値である場合には、蛍光のスペクトル形状または蛍光収率に基づいて、被測定部の組織性状を識別することができ、一層識別精度が向上する。
【００３４】
前記第１の励起光の波長が４１０nm近傍であり、前記第２の励起光の波長が３５０nm〜３９０nmまたは４７０nm〜５２０nmであれば、良好な識別精度を得ることができる。
【００３５】
なお、上記第２の励起光の波長が３５０nm〜３９０nmの範囲内であり、第２の特徴量として上記規格化蛍光演算値を用いる場合には、異なる波長帯域の１つとして、４６０nm近傍の波長帯域を用いることにより、図１に示されるように、非清浄組織から発せられた蛍光のスペクトル（実線）の形状と、清浄組織から発せられた蛍光のスペクトル（点線および１点破線）の形状とに、顕著な差が生じている波長帯域を用いて、被測定部の組織性状を識別することができ、組織性状の識別精度がさらに向上する。
【００３６】
また、上記第２の励起光の波長が４７０nm〜５２０nmの範囲内であり、第２の特徴量として上記規格化蛍光演算値を用いる場合には、異なる波長帯域の１つとして、５５０nm近傍の波長帯域を用いることにより、図２に示されるように、非清浄組織から発せられた蛍光のスペクトル（実線）の形状と、清浄組織から発せられた蛍光のスペクトル（点線および１点破線）の形状とに、顕著な差が生じている波長帯域を用いて、被測定部の組織性状を識別することができる。
【００３７】
また本蛍光診断情報生成装置の一部または全部が、生体内部に挿入される内視鏡装置の形態であれば、本装置の利便性を一層向上することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。まず、本発明による蛍光診断情報生成方法および装置を適用した第１の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説明する。図３は蛍光内視鏡装置の概略構成図であり、図４および図５は本蛍光内視鏡装置に搭載される切換励起光カットフィルタおよび切換フィルタの模式図である。
【００３９】
この蛍光内視鏡装置は、観察部１に波長４１０nmの励起光Ｌｅ１を照射して、観察部１から発せられた蛍光から取得した蛍光収率演算値に基づいて色情報を割り当てた疑似カラー画像である蛍光診断画像をモニタ70に表示する蛍光診断モード、あるいは観察部１に波長５００nmの励起光Ｌｅ２を照射して、観察部１から発せられた蛍光に基づいて観察部１の各被測定部２における妨害因子の影響度を反映した色情報をわりあてた疑似カラー画像である妨害因子影響度判定画像をモニタ70に表示する妨害因子影響度判定モードにより動作するものである。２つのモードの切り替えは、フットスイッチである入力部601 からの入力操作により行われる。なお、観察部１内において、ＣＣＤの各画素と対応する領域が被測定部２であり、この被測定部２毎に色情報が割り当てられる。すなわち多数（ＣＣＤの画素数）の被測定部２が集合して観察部１を形成している。
【００４０】
また、この蛍光内視鏡装置は、蛍光診断モードにおいては、励起光Ｌｅ１が照射された観察部１から発せられた蛍光から波長帯域４３０nm〜７００nmの広帯域蛍光画像データ（以下広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）と記載）を取得し、近赤外光である参照光Ｌｓを照射された観察部１の反射光からIR反射画像を取得し、対応する画素毎に広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）の画素値をIR反射画像の画素値で除算した蛍光収率演算値（以下蛍光収率演算値（Ｌｅ１）と記載）を求め、該蛍光収率演算値（Ｌｅ１）に基づいて色情報を作成し、IR反射画像の画素値に基づいて輝度情報を作成し、両画像情報を合成した蛍光診断画像をモニタ70上に表示するものであり、妨害因子影響度判定モードにおいては、励起光Ｌｅ２が照射された観察部１から発せられた蛍光から波長帯域５３０nm〜５７０nmの狭帯域蛍光画像データ（以下狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）と記載）と波長帯域５３０nm〜８００nmの広帯域蛍光画像データ（以下広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）と記載）とを取得し、また参照光Ｌｓを照射された観察部１の反射光からIR反射画像を取得し、対応する画素毎に狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）の画素値を広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）の画素値で除算した規格化蛍光演算値（以下規格化蛍光演算値（Ｌｅ２）と記載）を求め、該規格化蛍光演算値（Ｌｅ２）から算出した妨害因子影響度に基づいて色情報を作成し、IR反射画像の画素値に基づいて輝度情報を作成し、両画像情報を合成した妨害因子影響度判定画像をモニタ70上に表示するものである。
【００４１】
本発明の第１の実施の形態にかかる蛍光内視鏡装置は、患者の病巣と疑われる部位に挿入されるスコープ部10と、蛍光像撮像用の励起光Ｌｅ１、Ｌｅ２と、IR反射光像撮像用の参照光Ｌｓを発する光源を備える照明ユニット20と、蛍光像Ｚｊ１、Ｚｊ２およびIR反射光像ＺｓをＣＣＤ撮像素子で撮像する撮像ユニット30と、蛍光診断モードにおいては、蛍光収率演算値（Ｌｅ１）に基づいた色情報と、IR反射画像の画素値に基づいた輝度情報を作成し、両情報から蛍光診断画像データを生成してビデオ信号に変換して出力し、妨害因子影響度判定モードにおいては、規格化蛍光演算値（Ｌｅ２）に基づいた色情報と、IR反射画像の画素値に基づいた輝度情報を作成し、両情報から妨害因子影響度判定画像データを生成してビデオ信号に変換して出力する蛍光画像処理ユニット40と、各ユニットに接続され動作タイミングの制御を行うコントローラ60と、蛍光画像処理ユニット40から出力された蛍光診断画像データまたは妨害因子影響度判定画像データを可視画像として表示するモニタ70とから構成されている。なお、コントローラ60には入力部601 が接続されている。また、照明ユニット20、撮像ユニット30、蛍光画像処理ユニット40およびコントローラ60はプロセッサ部90を構成し、スコープ部10とプロセッサ部90およびプロセッサ部90とモニタ70は、それぞれ図示省略したコネクタにより、接離自在に接続されている。
【００４２】
スコープ部10は、内部に先端まで延びるライトガイド101 およびイメージファイバ103 を備えている。ライトガイド101 の先端部、即ちスコープ部10の先端部には、照明レンズ104 を備えている。また、イメージファイバ103 は多成分ガラスファイバであり、その先端部には集光レンズ105 を備えている。
【００４３】
ライトガイド101 は、励起光Ｌｅ１用のライトガイド102a、励起光Ｌｅ２用のライトガイド102bおよび参照光Ｌｓ用のライトガイド102cがバンドルされ、ケーブル状に一体化されており、各ライトガイドは、照明ユニット20へ接続されている。イメージファイバ103 の一端は、撮像ユニット30へ接続されている。
【００４４】
照明ユニット20は、蛍光像撮像用の波長４１０nmの励起光Ｌｅ１を発するGa-N系半導体レーザ201 および励起光源用電源202 、波長５００nmの励起光Ｌｅ２を発するGa-N系半導体レーザ204 、励起光源用電源205 、IR反射光像撮像用の近赤外光である参照光Ｌｓを発する半導体レーザである参照光源207 および参照光源用電源208 を備えている。
【００４５】
撮像ユニット30は、２種類の光学フィルタが組み合わされた切換励起光カットフィルタ301 と、該切換励起光カットフィルタ301 を回転させるフィルタ回転装置303 と、４種類の光学フィルタが組み合わされた切換フィルタ304 と、該切換フィルタ304 を回転させるフィルタ回転装置306 と、切換フィルタ304 を透過した蛍光像Ｚｊ１、Ｚｊ２またはIR反射光像Ｚｓを光学レンズ307 を通して撮像するＣＣＤ撮像素子308 とが備えられている。
【００４６】
切換励起光カットフィルタ301 は、図４に示すように、蛍光から励起光近傍の波長である４２０nm以下の波長帯域をカットする光学フィルタ302aと、５１０nm以下の波長帯域をカットする光学フィルタ302bとから構成されている。光学フィルタ302aは、蛍光診断モードにおいて、波長４１０nmの励起光Ｌｅ１が照射されている場合に使用される励起光カットフィルタであり、光学フィルタ302bは、妨害因子影響度判定モードにおいて、波長５００nmの励起光Ｌｅ２が照射されている場合に使用される励起光カットフィルタであり、蛍光診断モードが選択されている場合には、光路上に光学フィルタ302aが配置され、妨害因子影響度判定モードが選択されている場合には、光路上に光学フィルタ302bが配置されるように、フィルタ回転装置303 を介してコントローラ60に制御されている。
【００４７】
切換フィルタ304 は、図５に示すように、４３０nm〜７００nmの波長帯域を透過させる光学フィルタ305aと、５３０nm〜５７０nmの波長帯域を透過させる光学フィルタ305bと、５３０nm〜８００nmの波長帯域を透過させる光学フィルタ305cと、全波長帯域を透過させるフィルタ305dとから構成されている。光学フィルタ305aは、蛍光診断モードにおける広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）取得用の光学フィルタである。光学フィルタ305bは妨害因子影響度判定モードにおける狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）取得用の光学フィルタであり、光学フィルタ305cは妨害因子影響度判定モードにおける広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）取得用の光学フィルタである。光学フィルタ305dは、IR反射画像取得用の光学フィルタである。この切換フィルタ304 は、蛍光診断モードにおいて励起光Ｌｅ１が照射されている場合には、光路上に光学フィルタ305aが配置され、妨害因子影響度判定モードにおいて励起光Ｌｅ２が照射されている場合には、光路上に光学フィルタ305bおよび光学フィルタ305cが交互に配置され、参照光Ｌｓが照射されている場合には、光路上に光学フィルタ305dが配置されるように、フィルタ回転装置306 を介してコントローラ60に制御されている。
【００４８】
蛍光画像処理ユニット40は、ＣＣＤ撮像素子308 で撮像された信号のプロセス処理を行う信号処理回路401 、該信号処理回路401 で得られた画像信号をデジタル化するA/D 変換回路402 、蛍光像Ｚｊ１を撮像した広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）と、蛍光像Ｚｊ２を撮像した狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）および広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）と、IR反射光像Ｚｓを撮像したIR反射画像とを、異なる記憶領域に保存する画像メモリ403 と、蛍光診断モードにおいて、対応する画素毎に、画像メモリ403 に記憶された広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）の画素値をIR反射画像の画素値で除算して、第１の特徴量としての蛍光収率演算値（Ｌｅ１）を算出する第１の特徴量取得手段としての蛍光演算値算出部404と、蛍光収率演算値（Ｌｅ１）に基づいて色情報を割り当て、IR反射画像の画素値に基づいて輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して第１の蛍光診断情報である蛍光診断画像データを生成し、後述するビデオ信号処理回路409 へ出力する第１の蛍光診断情報生成手段としての蛍光診断画像生成部405 と、妨害因子影響度判定モードにおいて、対応する画素毎に、画像メモリ403 に記憶された狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）の画素値を、広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）の画素値で除算して、第２の特徴量としての規格化蛍光演算値（Ｌｅ２）を算出する第２の特徴量取得手段としての蛍光演算値算出部406と、予め複数の清浄な生体組織から取得された規格化蛍光演算値（Ｌｅ２）の平均値Ａｖ２および標準偏差Ｓｔ２を基準値として記憶する記憶部407と、規格化蛍光演算値（Ｌｅ２）と基準値とに基づいて、妨害因子影響度Ｂ１を算出し、この影響度Ｂ１に応じて色情報を割り当て、IR反射画像の画素値に基づいて輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して第２の蛍光診断情報である妨害因子影響度判定画像データを生成し、後述するビデオ信号処理回路409 へ出力する第２の蛍光診断情報生成手段としての妨害因子影響度判定画像生成部408 と、蛍光診断画像データまたは妨害因子影響度判定画像データをビデオ信号に変換してモニタ70へ出力するビデオ信号処理回路409 とを備えている。コントローラ60は、各部位に接続され、動作タイミングを制御している。
【００４９】
以下、本発明による蛍光内視鏡装置の動作について説明する。まず蛍光診断モードが選択された際の動作について説明する。蛍光像Ｚｊ１の撮像とIR反射光像の撮像とが時分割で行われる。各像を時分割で撮像するために、照明ユニット20からは、励起光Ｌｅ１および参照光Ｌｓが順次射出される。
【００５０】
蛍光像の撮像に際して、コントローラ60からの信号に基づき、励起光源用電源202 が駆動され、Ga-N系半導体レーザ201 から波長４１０nmの励起光Ｌｅ１が射出される。励起光Ｌｅ１は、レンズ203 を透過し、ライトガイド102aに入射され、スコープ部10先端まで導光された後、照明レンズ104 から観察部１へ照射される。
【００５１】
励起光Ｌｅ１を照射されることにより生じる観察部１からの蛍光像Ｚｊ１は、集光レンズ105 により集光され、イメージファイバ103 の先端に入射し、イメージファイバ103 を経て、レンズ309 により集光され、切換励起光カットフィルタ301 の光学フィルタ302aを透過し、４２０nm以下の波長がカットされる。さらに切換フィルタ304 の光学フィルタ305aを透過する。光学フィルタ305aは、４３０nm〜７００nmの光を透過させるバンドパスフィルタであり、光学フィルタ305aを透過した蛍光像は、４３０nm〜７００nmの波長帯域の蛍光像となる。
【００５２】
この蛍光像は、光学レンズ307 で集光され、ＣＣＤ撮像素子308 で受光され、光電変換された後、信号処理回路401 でプロセス処理を施され広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）として出力される。A/D 変換回路402 でデジタル化され、画像メモリ403 の広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）の記憶領域に保存される。
【００５３】
ほぼ同様の動作により、参照光源207 から射出された参照光Ｌｓの反射光からなる反射光像Ｚｓは、切換励起光カットフィルタ301 の光学フィルタ302aを透過し、さらに切換フィルタ304 の光学フィルタ305dを透過してＣＣＤ撮像素子308 で受光され、光電変換された後、信号処理回路401 でプロセス処理を施されIR反射画像として出力され、A/D 変換回路402 でデジタル化され、画像メモリ403 のIR反射画像の記憶領域に保存される。
【００５４】
画像メモリ403 へ、上記の広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）、IR反射画像が記憶されると、蛍光演算値算出部404 では、画素毎に、画像メモリ403 に記憶された広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）の画素値をIR反射画像の画素値により除算して蛍光収率演算値を算出し、この演算値に基づいて色情報を割り当てる。またIR反射画像の画素値に基づいて、輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して蛍光診断画像データを生成し、ビデオ信号処理回路409 へ出力する。ビデオ信号処理回路409 では、蛍光診断画像データをビデオ信号に変換し、モニタ70に出力する。モニタ70には、疑似カラー画像である蛍光診断画像が表示される。
【００５５】
なお、蛍光診断画像は、蛍光収率演算値に応じて表示色が変化し、IR反射画像の画素値に応じて輝度が変化する疑似カラーで表示されている。通常、清浄な正常組織から発せられた蛍光の蛍光収率演算値は大きく、清浄な病変組織から発せられた蛍光の蛍光収率演算値は小さいので、表示色の差異が明らかになるような疑似カラーを設定することにより、例えば蛍光収率演算値が大きい方から小さい方へ、順次緑色から赤色へ変化するように色情報を割り当てることにより、観察者は、蛍光収率演算値（Ｌｅ１）が大きい蛍光が発せられる組織、すなわち清浄な正常組織あるいは励起光Ｌｅ１を照射した場合に正常組織と類似した蛍光収率演算値を有する蛍光を発する妨害因子が付着している非清浄組織であるか、蛍光収率演算値（Ｌｅ１）が小さい蛍光が発せられる組織、すなわち清浄な病変組織あるいは励起光Ｌｅ１を照射した場合に病変組織と類似した蛍光収率演算値を有する蛍光を発する妨害因子が付着している非清浄組織であるかを容易に認識することができる。また、IR反射画像データの信号強度に応じて輝度が異なるため、観察部の凹凸や、距離感を備えた蛍光診断画像を表示することができる。
【００５６】
観察者は、この蛍光診断画像を観察しながら、スコープ部10を移動させる。蛍光診断画像に赤色で表示される部分が表れ、この赤色で表示される部位が、清浄な病変組織であるか、あるいは非清浄組織であるかが判断できない場合には、観察者は、入力装置601 を介する手動入力により妨害因子影響度判定モードに切り換える。
【００５７】
妨害因子影響度判定モードが選択されると、蛍光像Ｚｊ２の撮像とIR反射光像Ｚｓの撮像とが時分割で行われる。各像を時分割で撮像するために、照明ユニット20からは、励起光Ｌｅ２および参照光Ｌｓが順次射出される。
【００５８】
まず、Ga-N系半導体レーザ204 から波長５００nmの励起光Ｌｅ２が射出され、ライトガイド102bを介して観察部１へ照射される。観察部１の蛍光像Ｚｊ２は、イメージファイバ103 を経て、レンズ309 により集光され、切換励起光カットフィルタ301 の光学フィルタ302bを透過し、５１０nm以下の波長がカットされる。さらに切換フィルタ304 の光学フィルタ305bを透過する。光学フィルタ305bは、５３０nm〜５７０nmの光を透過させるバンドパスフィルタであり、光学フィルタ305bを透過した蛍光像は、５３０nm〜５７０nmの波長帯域の蛍光像となる。
【００５９】
この蛍光像は、光学レンズ307 で集光され、ＣＣＤ撮像素子308 で受光され、光電変換された後、信号処理回路401 でプロセス処理を施され狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）として出力され、A/D 変換回路432 でデジタル化され、画像メモリ403 の狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）の記憶領域に保存される。
【００６０】
次に、引き続きGa-N系半導体レーザ204 から波長５００nmの励起光Ｌｅ２が射出され、ライトガイド102bを介して観察部１へ照射される。観察部１の蛍光像Ｚｊ２は、イメージファイバ103 を経て、レンズ309 により集光され、切換励起光カットフィルタ301 の光学フィルタ302bを透過し、５１０nm以下の波長がカットされる。さらに切換フィルタ304 の光学フィルタ305cを透過する。光学フィルタ305cは、５３０nm〜８００nmの光を透過させるバンドパスフィルタであり、光学フィルタ305cを透過した蛍光像は、５３０nm〜８００nmの波長帯域の蛍光像となる。
【００６１】
この蛍光像は、光学レンズ307 で集光され、ＣＣＤ撮像素子308 で受光され、光電変換された後、信号処理回路401 でプロセス処理を施され広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）として出力され、A/D 変換回路432 でデジタル化され、画像メモリ403 の広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）の記憶領域に保存される。
【００６２】
さらに、蛍光診断モードと同様に、参照光源207 から射出された参照光Ｌｓの反射光からなる反射光像Ｚｓは、切換励起光カットフィルタ301 の光学フィルタ302aを透過し、さらに切換フィルタ304 の光学フィルタ305dを透過してＣＣＤ撮像素子308 で受光され、光電変換された後、信号処理回路401 でプロセス処理を施されIR反射画像として出力され、A/D 変換回路402 でデジタル化され、画像メモリ403 のIR反射画像の記憶領域に保存される。
【００６３】
画像メモリ403 へ、上記の狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）、広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）およびIR反射画像が記憶されると、蛍光演算値算出部406 では、画素毎に、画像メモリ403 に記憶された狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）の画素値を広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）の画素値で除算して規格化蛍光演算値（Ｌｅ２）を算出する。続いて、妨害因子影響度判定画像生成部408 では、各画素毎に、規格化蛍光演算値（Ｌｅ２）の値ＮＦ２と、記憶部407 に記憶されている清浄な生体組織から取得した規格化蛍光演算値（Ｌｅ２）の平均値Ａｖ２および標準偏差Ｓｔ２とから次式を用いて、妨害因子影響度Ｂ１を算出する。
【００６４】
Ｂ１＝｛（ＮＦ２−Ａｖ２）／Ｓｔ２｝２
さらに、このＢ１の値に応じて色情報を割り当てる。この際には、例えば影響度Ｂ１の値が小さい方から大きい方へ、白色からマゼンダへ順次色が変化するように色情報を割り当てる。またIR反射画像の画素値に基づいて、輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して妨害因子影響度判定画像データを生成し、ビデオ信号処理回路409 へ出力する。ビデオ信号処理回路409 では、妨害因子影響度判定画像データをビデオ信号に変換し、モニタ70に出力する。モニタ70には、疑似カラー画像である妨害因子影響度判定画像が表示される。
【００６５】
観察者は、この妨害因子影響度判定画像を観察することにより、妨害因子の影響を強く受けている部位を識別することができる。また、蛍光診断画像において、赤色で表示されている部位が、妨害因子影響度判定画像において白色で表示されていれば、その部位は清浄な病変組織であると識別することができる。また蛍光診断画像において、赤色で表示されている部位が、妨害因子影響度判定画像においてマゼンダで表示されていれば、その部位は非清浄組織であると識別することができる。
【００６６】
以上の説明であきらかなように、観察者は、蛍光診断モードによる蛍光診断画像を観察していて、観察部位が、清浄な病変組織であるか非清浄組織であるかを判断できない場合には、妨害因子影響度判定モードに切り換えて、妨害因子影響度判定画像を観察することにより、被測定部が清浄な病変組織であるか非清浄組織であるかを識別することができるので、非清浄組織と清浄な病変組織との誤識別が低減し、組織性状の識別精度が向上する。
【００６７】
なお、本実施の形態においては、励起光Ｌｅ１としては波長４１０nmの励起光を用い、励起光Ｌｅ２としては波長５００nmの励起光を用いたがこれに限定されるものではない。励起光Ｌｅ１の波長は、励起光Ｌｅ１を組織性状が異なる清浄な被測定部へ照射した場合には、それぞれの清浄な被測定部から発せられる蛍光から取得した蛍光収率演算値が異なる波長であればよく、また励起光Ｌｅ２の波長は、励起光Ｌｅ２を清浄な被測定部と非清浄な被測定部に照射した場合には、それぞれの被測定部から発せられる蛍光から取得した規格化蛍光演算値が異なる波長であればよい。例えば励起光Ｌｅ２としては、３６０nmの波長の光を用いることもできる。
【００６８】
次に、本発明による蛍光診断情報生成方法および装置を適用した第２の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説明する。図６は本蛍光内視鏡装置の概略構成図であり、図７は本蛍光内視鏡装置に搭載されるモザイクフィルタの模式図である。
【００６９】
この蛍光内視鏡装置は、観察部１に波長４１０nmの励起光Ｌｅ１を照射して、観察部１から発せられた蛍光から取得した規格化蛍光演算値（以下規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）と記載）と、観察部１に波長３６０nmの励起光Ｌｅ３を照射して、観察部１から発せられた蛍光から取得した規格化蛍光演算値（以下規格化蛍光演算値（Ｌｅ３）と記載）に基づいて観察部１の各被測定部２が清浄組織であるか非清浄組織であるかを判定した清浄・非清浄判定結果とに基づいて色情報を作成し、近赤外光である参照光Ｌｓを照射された観察部１の反射光からIR反射画像を取得し、IR反射画像の画素値に基づいて輝度情報を作成し、両情報を合成した疑似カラー画像である非清浄組織判定・蛍光診断画像をモニタ70に表示するものである。
【００７０】
本発明の第２の実施の形態にかかる蛍光内視鏡装置は、患者の病巣と疑われる部位に挿入されるスコープ部11と、IR反射光像撮像用の参照光Ｌｓおよび蛍光像撮像用の励起光Ｌｅ１およびＬｅ３を発する光源を備える照明ユニット21と、規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）と、規格化蛍光演算値（Ｌｅ３）から求めた清浄・非清浄判定結果とに基づいて色情報を作成し、IR反射画像の画素値に基づいて輝度情報を求め、両画像情報から非清浄組織判定・蛍光診断画像データを生成して、ビデオ信号に変換して出力する蛍光画像処理ユニット41と、各ユニットに接続され動作タイミングの制御を行うコントローラ61と、非清浄組織判定・蛍光診断画像を可視画像として表示するモニタ70とから構成されている。
【００７１】
なお照明ユニット21、蛍光画像処理ユニット41およびコントローラ61はプロセッサ部91を構成し、スコープ部11とプロセッサ部91およびプロセッサ部91とモニタ70は、それぞれ図示省略したコネクタにより、接離自在に接続されている。
【００７２】
スコープ部11は、内部に先端まで延びるライトガイド111 およびＣＣＤケーブル113 を備えている。ライトガイド111 およびＣＣＤケーブル113 の先端部、即ちスコープ部11の先端部には、照明レンズ104 および対物レンズ114 を備えている。ＣＣＤケーブル113 の先端部には、微少な帯域フィルタがモザイク状に組み合わされたモザイクフィルタ115 がオンチップされたＣＣＤ撮像素子117 が接続され、該ＣＣＤ撮像素子117 には、プリズム118 が取り付けられている。また、プリズム118 と対物レンズ114 の間には、波長４２０nm以下の波長の光をカットする励起光カットフィルタ119 が取り付けられている。
【００７３】
ライトガイド111 は、励起光Ｌｅ１用のライトガイド112a、励起光Ｌｅ３用のライトガイド112bおよび参照光用のライトガイド112cがバンドルされ、ケーブル状に一体化されており、各ライトガイドは、照明ユニット21へ接続されている。ＣＣＤケーブル113 の一端は、蛍光画像処理ユニット41へ接続されている。
【００７４】
モザイクフィルタ115 は、図７に示すように、４３０nm〜５３０nmの波長帯域の光を透過させるバンドパスフィルタである微少な光学フィルタ116aと、４３０nm〜４９０nmの波長帯域の光を透過させるバンドパスフィルタである微少な光学フィルタ116bと、４３０nm〜７００nmの波長帯域の光を透過させるバンドパスフィルタである微少な光学フィルタ116cと、全波長帯域の光を透過させる光学フィルタ116dが組み合わされ、各帯域フィルタはＣＣＤ撮像素子117 の画素に一対一で対応している。なお、光学フィルタ116aは、励起光Ｌｅ１が照射された際の狭帯域蛍光画像データ撮像用の光学フィルタであり、光学フィルタ116bは励起光Ｌｅ３が照射された際の狭帯域蛍光画像データ取得用の光学フィルタであり、光学フィルタ116cは励起光Ｌｅ１および励起光Ｌｅ３が照射された際の広帯域蛍光画像データ取得用の光学フィルタであり、光学フィルタ116dはIR反射画像取得用の光学フィルタである。
【００７５】
照明ユニット21は、波長４１０nmの励起光Ｌｅ１を発するGa-N系半導体レーザ201 および半導体レーザ用電源202 と、波長３６０nmの励起光Ｌｅ3を発するGa-N系半導体レーザ211 および励起光源用電源212 と、参照光Ｌｓを発する参照光源207 および参照光源用電源208 とを備えている。
【００７６】
蛍光画像処理ユニット41は、ＣＣＤ撮像素子117 で撮像された画像データのプロセス処理を行う信号処理回路401 、該信号処理回路401 から出力された画像データをデジタル化するA/D 変換回路402 、デジタル化された画像データを、励起光Ｌｅ１が照射された際にモザイクフィルタ115 の光学フィルタ116aと対応する画素で受光した画像データからなる狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）および光学フィルタ116cと対応する画素で受光した画像データからなる広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）と、励起光Ｌｅ３が照射された際にモザイクフィルタ115 の光学フィルタ116bと対応する画素で受光した画像データからなる狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ３）および光学フィルタ116cと対応する画素で受光した画像データからなる広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ３）と、参照光Ｌｓが照射された際に光学フィルタ116dと対応する画素で受光した画像データからなるIR反射画像とを異なる記憶領域に保存する画像メモリ411 と、画像メモリ411 に記憶された隣接する画素に記憶された狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）の画素値を広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）の画素値で除算した規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）を算出する第１の特徴量取得手段としての蛍光演算値算出部412 と、画像メモリ411 に記憶された隣接する画素に記憶された狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ３）の画素値を広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ３）の画素値で除算した規格化蛍光演算値（Ｌｅ３）を算出する第２の特徴量取得手段としての蛍光演算値算出部413 と、予め複数の清浄な生体組織から取得された規格化蛍光演算値（Ｌｅ３）の平均値Ａｖ３および標準偏差Ｓｔ３を基準値として記憶している記憶部414 と、各画素毎に、蛍光演算値算出部412 で算出された規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）と、蛍光演算値算出部413 で算出された規格化蛍光演算値（Ｌｅ３）と記憶部408 に記憶されている基準値とに基づいて判定された清浄・非清浄判定結果に基づいて色情報を作成し、また画像メモリ411 に記憶されているIR反射画像の画素値に基づいて輝度情報を作成し、両情報を合成して清浄・非清浄判定蛍光診断画像データを生成して出力する蛍光診断情報生成手段としての蛍光診断画像生成部415 と、該蛍光診断画像生成部415 から出力された清浄・非清浄判定蛍光診断画像データをビデオ信号へ変換してモニタ70に出力するビデオ信号処理回路409 とを備えている。なお、コントローラ61は、各ユニットに接続され、動作タイミングを制御している。
【００７７】
以下、本発明による蛍光内視鏡装置の動作について説明する。励起光Ｌｅ１の照射と励起光Ｌｅ1により発せられた蛍光像Ｚｊ１の撮像と、励起光Ｌｅ３の照射と励起光Ｌｅ３により発せられた蛍光像Ｚｊ３の撮像と、参照光Ｌｓの照射とIR反射光像Ｚｓの撮像とが時分割で行われる。
【００７８】
まず、コントローラ61からの信号に基づき、励起光源用電源202 が駆動され、Ga-N系半導体レーザ201 から波長４１０nmの励起光Ｌｅ１が射出される。励起光Ｌｅ１は、レンズ203 を透過し、ライトガイド112aに入射され、スコープ部11先端まで導光された後、照明レンズ104 から観察部１へ照射される。
【００７９】
励起光Ｌｅ１を照射されることにより生じる観察部１からの蛍光は、集光レンズ114 により集光され、励起光カットフィルタ119 により４２０nm以下の波長帯域に光がカットされ、プリズム118 に反射して、モザイクフィルタ115 を透過して、ＣＣＤ撮像素子117 上に蛍光像Ｚｊ１として結像される。この際励起光Ｌｅ１の反射光は、励起光カットフィルタ119 によりカットされるため、ＣＣＤ撮像素子117 に入射することはない。ＣＣＤ撮像素子117 では、蛍光像Ｚｊ１が受光されて、光電変換され、光の強弱に応じた画像信号に変換されて出力される。
【００８０】
ＣＣＤ撮像素子117 から出力された信号は、蛍光画像処理ユニット41の信号処理回路401 で、プロセス処理を施され、A/D 変換回路402 でデジタル信号に変換されて、光学フィルタ116aを透過した狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）と光学フィルタ116cを透過した広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）に分けて、画像メモリ411 へ記憶される。
【００８１】
次に、コントローラ61からの信号に基づき、励起光源用電源212 が駆動され、Ga-N系半導体レーザ211 から波長３６０nmの励起光Ｌｅ３が射出される。励起光Ｌｅ３は、レンズ213 を透過し、ライトガイド112bに入射され、スコープ部11先端まで導光された後、照明レンズ104 から観察部１へ照射される。
【００８２】
励起光Ｌｅ３を照射されることにより生じる観察部１からの蛍光は、モザイクフィルタ115 を透過して、ＣＣＤ撮像素子117 上に蛍光像Ｚｊ３として結像される。ＣＣＤ撮像素子117 では、蛍光像Ｚｊ３が受光されて、光電変換され、光の強弱に応じた画像信号に変換されて出力される。ＣＣＤ撮像素子117 から出力された信号は、信号処理回路401 でプロセス処理を施され、A/D 変換回路402 でデジタル信号に変換されて、光学フィルタ116bを透過した狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ３）と光学フィルタ116cを透過した広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ３）に分けて、画像メモリ411 の記憶領域へ記憶される。
【００８３】
次に参照光ＬｓのIR反射光像Ｚｓを撮像する際の動作を説明する。コントローラ61からの信号に基づき、参照光源用電源208 が駆動され、参照光源207 から近赤外光である参照光Ｌｓが射出される。参照光Ｌｓは、レンズ209 を透過し、ライトガイド112cに入射され、スコープ部11の先端まで導光された後、照明レンズ104 から観察部１へ照射される。
【００８４】
観察部１で反射された参照光Ｌｓの反射光は、集光レンズ114 により集光され、プリズム118 に反射して、モザイクフィルタ115 を透過して、ＣＣＤ撮像素子117 上にIR反射光像Ｚｓとして結像される。ＣＣＤ撮像素子117 では、IR反射像Ｚｓが受光されて光電変換され、光の強弱に応じた画像信号に変換されて出力される。ＣＣＤ撮像素子117 から出力された信号は、信号処理回路401 で、プロセス処理を施されて出力され、A/D 変換回路402 でデジタル信号に変換されて、光学フィルタ116dを透過した画像データのみが、画像メモリ411 へIR反射画像として記憶される。
【００８５】
画像メモリ411 へ狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）と、広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）と、狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）と、広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）と、IR反射画像とが記憶されると、蛍光演算値算出部412 ではまず、隣合う画素毎に、画像メモリ411 に記憶された狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）の画素値を広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）の画素値で除算して規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）を算出する。また、蛍光演算値算出部413 では、隣合う画素毎に、画像メモリ411 に記憶された狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ３）の画素値を広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ３）の画素値で除算して規格化蛍光演算値（Ｌｅ３）を算出する。
【００８６】
蛍光診断画像生成部415 では、まず規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）に基づいて、色情報を割り当てる。通常、正常組織から発せられた蛍光の規格化蛍光演算値は大きく、病変組織から発せられた蛍光の規格化蛍光演算値は小さいので、表示色の差異が明らかになるような疑似カラーを設定することにより、例えば規格化蛍光演算値が大きい方から小さい方へ、順次緑色から赤色へ変化するように色情報を割り当てることにより、観察者は正常組織と病変組織とを識別することができる。
【００８７】
さらに、各画素ごとに、規格化蛍光演算値（Ｌｅ３）の値ＮＦ３と、記憶部414 に記憶されている清浄組織から取得された規格化蛍光演算値（Ｌｅ３）の平均値Ａｖ３および標準偏差Ｓｔ３とに基づいて、被測定部２が清浄組織であるか非清浄組織であるかを判定し、非清浄組織であれば、この判定結果に基づいて色情報を割り当てる。具体的には、値ＮＦ３が次式を満たせば、その被測定部２は清浄組織である判定する。
【００８８】
Ａｖ３−Ｓｔ３＜ＮＦ３＜Ａｖ３＋Ｓｔ３
また、値ＮＦ３が、上式をみたさない場合には、その被測定部２は非清浄組織であると判定し、色情報として緑色から赤色へ変化する順次色ではなく、マゼンダを割り当てる。
【００８９】
また、画像メモリ411 に記憶されているIR反射画像の画素値に基づいて輝度情報を作成し、色情報と輝度情報を合成して清浄・非清浄判定蛍光診断画像を生成してビデオ信号処理回路409 へ出力する。ビデオ信号処理回路409 では、清浄・非清浄判定蛍光診断画像データをビデオ信号に変換し、モニタ70に出力する。モニタ70には、疑似カラー画像である清浄・非清浄判定蛍光診断画像が表示される以上の説明であきらかなように、観察者は、清浄・非清浄判定蛍光診断画像を観察することにより、観察部位が、清浄組織であるか非清浄組織であるかを識別することができ、また、清浄組織であればその順次緑色から赤色に変化する色から、正常組織であるか病変組織であるかを識別することができるので、非清浄組織と清浄な病変組織との誤識別が低減し、組織性状の識別精度が向上する。
【００９０】
次に本発明による蛍光診断情報生成方法および装置を適用した第３の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説明する。その構成は図６に示す第２の具体的な実施の形態とほぼ同様であるため、異なる要素のみ、図６内に要素番号を記載する。なお、第２の実施の形態と同等の要素についての説明は、特に必要のない限り省略する。
【００９１】
この蛍光内視鏡装置は、清浄・非清浄判定蛍光診断画像を生成する際に、規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）が所定値以上であり、かつ規格化蛍光演算値（Ｌｅ３）が所定範囲外である画素には白色を割り当て、規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）が所定値以上であり、かつ規格化蛍光演算値（Ｌｅ３）が所定範囲内である画素には緑色を割り当て、規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）が所定値より小さくかつ規格化蛍光演算値（Ｌｅ３）が所定範囲内である画素には赤色を割り当て、規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）が所定値より小さくかつ規格化蛍光演算値（Ｌｅ３）が所定範囲外である画素にはマゼンダを割り当てて、色情報を作成し、近赤外光である参照光Ｌｓを照射された観察部１の反射光からIR反射画像を取得し、IR反射画像の画素値に基づいて輝度情報を作成し、両画像情報を合成して清浄・非清浄判定蛍光診断画像データを生成して、清浄・非清浄判定蛍光診断画像をモニタ70上に表示するものである。
【００９２】
蛍光画像処理ユニット42は、信号処理回路401 、A/D 変換回路402 、画像メモリ411 と、規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）を算出する蛍光演算値算出部412 と、規格化蛍光演算値（Ｌｅ３）を算出する蛍光演算値算出部413 と、予め複数の清浄な正常組織から取得した規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）と、複数の清浄な病変組織から取得した規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）に基づいて設定された閾値Ｓ１と、予め複数の清浄な生体組織から取得された規格化蛍光演算値（Ｌｅ３）の平均値Ａｖ３および標準偏差Ｓｔ３とを記憶している記憶部421 と、各画素毎に、蛍光演算値算出部412 で算出された規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）と、蛍光演算値算出部413 で算出された規格化蛍光演算値（Ｌｅ３）と、記憶部421 に記憶されている閾値Ｓ１、平均値Ａｖ３および標準偏差Ｓｔ３とに基づいて、色情報を作成し、また画像メモリ411 に記憶されているIR反射画像の画素値に基づいて輝度情報を作成し、両情報を合成して清浄・非清浄判定蛍光診断画像データを生成して出力する蛍光診断情報生成手段としての蛍光診断画像生成部422 と、ビデオ信号処理回路409 とを備えている。
【００９３】
蛍光診断画像生成部422 では、規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）および規格化蛍光演算値（Ｌｅ３）が算出されると、各画素毎に規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）の値ＮＦ１が、しきい値Ｓ１以上であるか否かを判定する。次に、その画素の規格化蛍光演算値（Ｌｅ３）の値ＮＦ３と、記憶部421 に記憶されている清浄組織から取得された規格化蛍光演算値（Ｌｅ３）の平均値Ａｖ３および標準偏差Ｓｔ３とに基づいて、被測定部２が清浄組織であるか非清浄組織であるかを判定する。具体的には、値ＮＦ３が次式を満たせば、その被測定部２は清浄組織である判定する。
【００９４】
Ａｖ３−Ｓｔ３＜ＮＦ３＜Ａｖ３＋Ｓｔ３
なお、蛍光診断画像生成部422 は、発明の蛍光診断情報生成手段および判定手段を兼ねるものである。
【００９５】
値ＮＦ１がしきい値Ｓ１以上であり、値ＮＦ３が上式を満たさない場合には、その画素に白色を割り当て、また値ＮＦ１がしきい値Ｓ１以上であり、値ＮＦ３が上式を満たす場合には、その画素に緑色を割り当て、値ＮＦ１がしきい値Ｓ１より小さく、値ＮＦ３が上式を満たす場合には、その画素に赤色を割り当て、値ＮＦ１がしきい値Ｓ１より小さく、値ＮＦ３が上式を満たさない場合には、その画素にマゼンダを割り当てて、色情報を作成する。またIR反射画像の画素値に基づいて輝度情報を作成して両画像情報を合成した清浄・非清浄判定蛍光診断画像情報を生成してビデオ信号処理回路409 へ出力する。ビデオ信号処理回路409 では、清浄・非清浄判定蛍光診断画像データをビデオ信号に変換し、モニタ70に出力する。モニタ70には、疑似カラー画像である清浄・非清浄判定蛍光診断画像が表示される。
【００９６】
以上の説明であきらかなように、観察者は、清浄・非清浄判定蛍光診断画像を観察することにより、被測定部２が、緑色で表示される清浄な正常組織であるか、赤色で表示される清浄な病変組織であるか、白色で表示される励起光Ｌｅ１を照射した場合に正常組織と類似したスペクトル形状を有する蛍光を発する妨害因子が付着している非清浄組織であるか、励起光Ｌｅ１を照射した場合に病変組織と類似したスペクトル形状を有する蛍光を発する妨害因子が付着している非清浄組織であるかを識別することができるので、非清浄組織と清浄な病変組織との誤識別が低減し、組織性状の識別精度が向上する。
【００９７】
また、被測定部２が、清浄な正常組織であるか、清浄な病変組織であるか、励起光Ｌｅ１を照射した場合に正常組織と類似したスペクトル形状を有する蛍光を発する妨害因子が付着している非清浄組織であるか、あるいは励起光Ｌｅ１を照射した場合に病変組織と類似したスペクトル形状を有する蛍光を発する妨害因子が付着している非清浄組織であるかを判定し、その判定結果を異なる色により表示しているため、容易に判定結果を認識することができる。
【００９８】
なお、上記各実施の形態における蛍光内視鏡装置においては、蛍光診断画像のみを表示する構成としたが、ＲＧＢ面順次光を照射して撮像する通常のカラー画像を取得して、表示する構成を備えてもよい。
【００９９】
また、上記第２および第３の実施の形態における蛍光内視鏡装置においては、非清浄組織と判定された被測定部２に対して、色情報として白色あるいはマゼンダ等の単一色を割り当てたが、これに限定されるものではなく、例えば第１の実施例で用いた妨害因子影響度Ｂ１と同様に妨害因子影響度Ｂ２を次式より算出し、この値に応じた順次色を用いて、階調色表示を行ってもよい。
【０１００】
Ｂ２＝｛（ＮＦ３−Ａｖ３）／Ｓｔ３｝２
また、モザイクフィルタ115 としては、４３０nm〜５３０nmの波長帯域の光を透過させる光学フィルタ116aと、４３０nm〜４９０nmの波長帯域の光を透過させる光学フィルタ116bと、４３０nm〜７００nmの波長帯域の光を透過させる光学フィルタ116cと、全波長帯域の光を透過させる光学フィルタ116dとが組み合わされるものを用いたが、４３０nm〜５３０nmの波長帯域の光を透過させる光学フィルタにより、４３０nm〜４９０nmの波長帯域の光を透過させる光学フィルタを兼用し、全波長帯域の光を透過させる光学フィルタにより４３０nm〜７００nmの波長帯域の光を透過させる光学フィルタを兼用してもよい。この場合には、２種類の光学フィルタを組み合わせることにより、モザイクフィルタを構成することができ、解像度の向上あるいは検出光量の増加が可能となる。
【０１０１】
また、清浄な病変組織を、マークをつけて表示するマーカ表示、あるいは点滅させて表示する点滅表示により表示してもよく、一層清浄な病変組織の識別が容易となる。同様に、非清浄組織を、マーカ表示あるいは点滅表示により表示してもよく、一層非清浄組織の識別が容易となる。また、非清浄組織をモニタ上に表示しないようにしてもよく、この場合には清浄組織のみを観察することができる。あるいは、また、非清浄組織のみをモニタ上に表示してもよく、この場合には非清浄組織のみを観察することができる。
【０１０２】
さらに、上記第１〜第３の実施の形態においては、算出した妨害因子影響度に基づいて、算出した蛍光収率演算値（Ｌｅ１）または規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）を、清浄な組織から得られるであろう値に補正し、その補正された蛍光収率演算値（Ｌｅ１）または規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）に基づいて色情報を割り当てて、蛍光診断画像を生成して出力してもよい。例えば第３の実施形態であれば、規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）に（１＋Ｂ２・α）を乗算し（但しαは、補正の度合いを調整する係数であり、０＜α≦１である）、この値に基づいて色情報を割り当てて蛍光診断画像を生成すればよい。
【０１０３】
次に図８〜図１１を参照して、本発明による蛍光診断情報生成方法および装置を適用した第４の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説明する。図８は蛍光内視鏡装置の概略構成図であり、図９は本蛍光内視鏡装置に搭載されるモザイクフィルタの模式図である。図１０および図１１は本蛍光内視鏡装置に搭載される切換フィルタの模式図である。
【０１０４】
この蛍光内視鏡装置は、通常のカラー画像である通常画像をモニタ70に表示する通常画像モード、観察部１に波長４１０nmの励起光Ｌｅ１を照射して、観察部１から発せられた蛍光の規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）に基づいて色を割り当てた疑似カラー画像である蛍光診断画像をモニタ70に表示する蛍光診断画像モード、または石英ファイバ53を介して被測定部２に波長３６０nmの励起光Ｌｅ３を照射して、これにより生じた蛍光を石英ファイバにより検出し、被測定部２から発せられた蛍光の規格化蛍光強度（以下規格化蛍光強度（Ｌｅ３）と記載）に基づいて、被測定部２の妨害因子影響度を算出して、蛍光診断情報としてモニタ70に表示する妨害因子影響度測定モードにおいて動作するものである。３つのモードの切り替えは、入力部631からの入力操作により行われる。
【０１０５】
通常画像モードにおいては、面順次光（Ｒ光Ｌｒ、Ｇ光Ｌｇ、Ｂ光Ｌｂ）を照射された観察部１の反射光による通常像をスコープ部13の先端に設けられたＣＣＤ撮像素子117 により撮像して、通常のカラー信号処理により作成した通常画像をモニタ70上に表示する。
【０１０６】
蛍光診断画像モードにおいては、波長４１０nmの励起光Ｌｅ１が照射された観察部１から発せられた蛍光から波長帯域４３０nm〜５３０nmの狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）と、波長帯域４３０nm〜７００nmの広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）とを取得し、近赤外光である参照光Ｌｓを照射された観察部１の反射光からIR反射画像を取得し、狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）の画素値を広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）の画素値で除算した規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）を求め、該規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）に基づいて色情報を作成し、IR反射画像の画素値に基づいて輝度情報を作成し、両画像情報を合成した蛍光診断画像をモニタ70上に表示するものである。
【０１０７】
妨害因子影響度測定モードにおいては、波長３６０nmの励起光Ｌｅ３が照射された被測定部２から発せられた蛍光から波長帯域４３０nm〜４９０nmの狭帯域蛍光強度Ｆ１と、波長帯域４３０nm〜７００nmの広帯域蛍光強度Ｆ２とを取得し、狭帯域蛍光強度Ｆ１を広帯域蛍光強度Ｆ２で除算した規格化蛍光強度Ｆ１／Ｆ２を求め、この規格化蛍光強度Ｆ１／Ｆ２と予め記憶部519 に記憶されている基準値に基づいて、被測定部２の妨害因子影響度Ｂ３を算出し、出力するものである。
【０１０８】
本発明の実施形態である蛍光内視鏡装置は、図８に示すように、患者の病巣と疑われる部位に挿入されるスコープ部13、蛍光強度取得用の波長３６０nmの励起光Ｌｅ３を射出する光源と、蛍光像撮像用の波長４１０nmの励起光Ｌｅ１を射出する光源と、IR反射光像撮像用の参照光Ｌｓを射出する光源と、通常像撮像用の照明光である面順次光（Ｒ光Ｌｒ、Ｇ光ＬｇおよびＢ光Ｌｂ）を射出する光源とを備える照明ユニット23、通常画像データを生成して出力する通常画像処理ユニット33、狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）および広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）から規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）を算出し、該規格化蛍光演算値およびIR反射画像の画素値に基づいて第１の蛍光診断情報としの蛍光診断画像データを生成して出力する蛍光画像処理ユニット43、励起光Ｌｅ３と測定した蛍光の光路を分ける光路分離ユニット50、励起光Ｌｅ３により被測定部２から生じた蛍光を受光し、規格化蛍光強度Ｆ１／Ｆ２を算出し、予め記憶されている基準値と、算出した規格化蛍光強度Ｆ１／Ｆ２に基づいて、第２の蛍光診断情報としての妨害因子影響度Ｂ３を算出して出力する第２の蛍光診断情報生成手段としての妨害因子影響度算出ユニット51、各ユニットに接続され、動作タイミングの制御を行うコントローラ63、該コントローラ63に接続される入力装置631、モニタ70、励起光Ｌｅ３および励起光Ｌｅ３を照射された被測定部２から発せられる蛍光を導光する石英ファイバ53から構成されている。
【０１０９】
なお照明ユニット23、通常画像処理ユニット33、蛍光画像処理ユニット43、光路分離ユニット50、妨害因子影響度算出ユニット51およびコントローラ63はプロセッサ部93を構成し、スコープ部13とプロセッサ部93、石英ファイバ53とプロセッサ部93およびプロセッサ部93とモニタ70は、それぞれ図示省略したコネクタにより、接離自在に接続されている。
【０１１０】
スコープ部13は、内部に先端まで延びるライトガイド131 、ＣＣＤケーブル133 および石英ファイバ53が貫通している鉗子口134 を備えている。ライトガイド131 およびＣＣＤケーブル133 の先端部、即ちスコープ部13の先端部には、照明レンズ104 および対物レンズ114 を備えている。ＣＣＤケーブル133 の先端部には、微少な帯域フィルタがモザイク状に組み合わされたモザイクフィルタ135 がオンチップされたＣＣＤ撮像素子117 が接続され、該ＣＣＤ撮像素子117 には、プリズム118 が取り付けられている。また、プリズム118 と対物レンズ114 の間には、波長４２０nm以下の波長の光をカットする励起光カットフィルタ119 が取り付けられている。
【０１１１】
ライトガイド131 は、励起光Ｌｅ１用のライトガイド132a、参照光Ｌｓ用のライトガイド132bおよび面順次光用のライトガイド132cがバンドルされ、ケーブル状に一体化されており、各ライトガイドは、照明ユニット23へ接続されている。
【０１１２】
モザイクフィルタ135 は、図９に示すように、４３０nm〜５３０nmの波長帯域の光を透過させるバンドパスフィルタである微少な光学フィルタ136aと、４３０nm〜７００nmの波長帯域の光を透過させるバンドパスフィルタである微少な光学フィルタ136bと、全波長帯域の光を透過させる光学フィルタ136cが組み合わされ、各帯域フィルタはＣＣＤ撮像素子117 の画素に一対一で対応している。なお、光学フィルタ136aは、励起光Ｌｅ１が照射された際の狭帯域蛍光画像データ取得用の光学フィルタであり、光学フィルタ136bは励起光Ｌｅ１が照射された際の広帯域蛍光画像データ取得用の光学フィルタであり、光学フィルタ136cは通常像およびIR反射画像取得用の光学フィルタである。
【０１１３】
照明ユニット23は、蛍光像撮像用の波長４１０nmの励起光Ｌｅ１を発するGa-N系半導体レーザ201 および励起光源用電源202 と、波長３６０nmの励起光Ｌｅ３を発するGa-N系半導体レーザ211 および励起光源用電源212 と、参照光Ｌｓを発する参照光源207 および参照光源用電源208 と、白色光を射出する白色光源231 、白色光源用電源232 、白色光をＲ光Ｌｒ、Ｇ光ＬｇおよびＢ光Ｌｂに、順次色分解するための切換フィルタ234 および切換フィルタ234 を回転させるフィルタ回転部236 とを備えている。
【０１１４】
上記切換フィルタ234 は、図１０に示すように、Ｒ光Ｌｒを透過するＲフィルタ235a、Ｇ光Ｌｇを透過するＧフィルタ235b、Ｂ光Ｌｂを透過するＢフィルタ235cとから構成されている。
【０１１５】
通常画像処理ユニット33は、Ｒ光Ｌｒ、Ｇ光ＬｇまたはＢ光Ｌｂが照射された時に、モザイクフィルタ135 の光学フィルタ136cと対応する画素で受光した画像データにプロセス処理を施す信号処理回路331 、該信号処理回路331 から出力された画像データをデジタル化するA/D 変換回路332 、デジタル化された画像データを各色毎の画像（Ｒ画像、Ｇ画像およびＢ画像）として保存する画像メモリ333 、該画像メモリに保存された各色毎の画像から通常画像データを生成する通常画像生成部334 、通常画像生成部334 から出力された通常画像データをビデオ信号に変換して出力するビデオ信号処理回路335 を備えている。
【０１１６】
蛍光画像処理ユニット43は、励起光Ｌｅ１または参照光Ｌｓが照射された時に、ＣＣＤ撮像素子117 で撮像された信号のプロセス処理を行う信号処理回路401 、該信号処理回路401 で得られた画像データをデジタル化するA/D 変換回路402 、蛍光像Ｚｊ１を撮像した狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）と広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）と、IR反射光像Ｚｓを撮像したIR反射画像とを、異なる記憶領域に保存する画像メモリ431 と、対応する画素毎に、画像メモリ431 に記憶された狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）の画素値を広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）の画素値で除算して、第１の特徴量としての規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）を算出する第１の特徴量取得手段としての蛍光演算値算出部432 と、規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）に基づいて色情報を割り当て、IR反射画像の画素値に基づいて輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して第１の蛍光診断情報である蛍光診断画像データを生成して出力する蛍光診断画像生成部433 と、蛍光診断画像データをビデオ信号へ変換してモニタ70へ出力するビデオ信号処理回路434 とを備えている。
【０１１７】
光路分離部50はGa-N系半導体レーザ213 から出力される励起光Ｌｅ３を石英ファイバ53へ入射させ、また逆に石英ファイバ53を通ってくる蛍光を妨害因子影響度算出ユニット51へ透過させるダイクロイックミラー501 を備える。
【０１１８】
妨害因子影響度算出ユニット51は、石英ファイバ53を経た蛍光から励起光Ｌｅ３近傍の波長をカットする励起光カットフィルタ511 、該励起光カットフィルタ511 を透過した蛍光から４３０〜４９０nmの波長帯域または４３０〜７００nmの波長帯域の光を切り出す切換フィルタ513 、該切換フィルタ513 を回転させるフィルタ回転装置515 、切換フィルタ515 を透過した４３０〜４９０nmの波長帯域の蛍光強度Ｆ１または４３０〜７００nmの波長帯域の蛍光強度Ｆ２を測定する光検出器516 、該光検出器516 で測定された測定データを記憶する測定データメモリ517 および蛍光強度Ｆ１を蛍光強度Ｆ２で除算した第２の特徴量としての規格化蛍光演算値Ｆ１／Ｆ２を算出する第２の特徴量取得手段としての蛍光演算値算出部518 と、予め複数の清浄な生体組織から取得された規格化蛍光強度Ｆ１／Ｆ２の平均値Ａｖ３および標準偏差Ｓｔ３を基準値として記憶する記憶部519 と、基準値と蛍光演算値算出部518 で算出された規格化蛍光強度Ｆ１／Ｆ２とに基づいて、第２の蛍光診断情報としての妨害因子影響度Ｂ３を算出する第２の蛍光診断情報生成手段としての蛍光診断情報生成部520 とを備えている。
【０１１９】
上記切換フィルタ513 は図１1に示すように、４３０nm〜４９０nmの波長帯域の光を透過させる狭帯域の光学フィルタ514aおよび４３０nm〜７００nmの波長帯域の光を透過させる広帯域の光学フィルタ514bから構成されている。
【０１２０】
コントローラ63は、各ユニットに接続され動作タイミングを制御している。またコントローラ63には、入力装置631が接続されている。
【０１２１】
以下、本発明による蛍光内視鏡装置の動作について説明する。まず、通常画像モードにおける動作を説明する。観察者は、入力装置631を用いて、通常画像モードを選択する。通常画像モードにおいては、面順次光の照射が照射され、通常像が撮像されて、通常画像データが生成され、モニタ70にカラー画像である通常画像が表示される。撮像に先立ち、観察者はスコープ部13を、被験者の体腔内に挿入し、スコープ部13先端を観察部１の近傍に誘導する。
【０１２２】
最初に、Ｒ画像を取得する際の動作を説明する。コントローラ63からの信号に基づき、白色光源用電源232 が駆動され、白色光源231 から白色光が射出される。白色光は、集光レンズ233 により集光され、切換フィルタ234 を透過する。切換フィルタ234 では、コントローラ63からの信号に基づいて、Ｒフィルタ235aが光路上に配置されている。このため、白色光は、切換フィルタ234 を透過するとＲ光Ｌｒとなる。Ｒ光Ｌｒは、ライトガイド132cに入射され、スコープ部13の先端まで導光された後、照明レンズ104 から観察部１へ照射される。
【０１２３】
観察部１で反射されたＲ光Ｌｒの反射光は、集光レンズ114 により集光され、プリズム118 に反射して、ＣＣＤ撮像素子117 上にＲ光反射光像Ｚｒとして結像される。ＣＣＤ撮像素子117 により出力された画像データの中で、モザイクフィルタ135 の光学フィルタ136cと対応する画素で受光した信号のみが、通常画像処理ユニット33の信号処理回路331 で、プロセス処理を施されＲ画像データとして出力され、残りの信号は破棄される。Ｒ画像データは、A/D 変換回路332 でデジタル信号に変換されて、画像メモリ333 のＲ画像の記憶領域へ記憶される。以後、同様な動作によりＧ画像およびＢ画像が取得され、それぞれ、画像メモリ333 のＧ画像の記憶領域およびＢ画像の記憶領域へ記憶される。
【０１２４】
Ｒ画像、Ｇ画像およびＢ画像が画像メモリ333 に記憶されると、表示タイミングに合わせて通常画像生成部334 において、３色の画像から通常画像データが生成され出力される。ビデオ信号処理回路335 では、通常画像データをビデオ信号に変換し、モニタ70に出力する。モニタ70には、カラー画像である通常画像が表示される。
【０１２５】
次に蛍光診断画像モードにおける動作について説明する。コントローラ63からの信号に基づき、励起光源用電源202 が駆動され、Ga-N系半導体レーザ201 から波長４１０nmの励起光Ｌｅ１が射出される。励起光Ｌｅ１は、レンズ203 を透過し、ライトガイド132aに入射され、スコープ部13先端まで導光された後、照明レンズ104 から観察部１へ照射される。
【０１２６】
励起光Ｌｅ１を照射されることにより生じる観察部１からの蛍光は、集光レンズ114 により集光され、励起光カットフィルタ119 により４２０nm以下の波長帯域に光がカットされ、プリズム118 に反射して、モザイクフィルタ135 を透過して、ＣＣＤ撮像素子117 上に蛍光像Ｚｊ１として結像される。この際励起光Ｌｅ１の反射光は、励起光カットフィルタ119 によりカットされるため、ＣＣＤ撮像素子117 に入射することはない。ＣＣＤ撮像素子117 では、蛍光像Ｚｊ１が受光されて、光電変換され、光の強弱に応じた画像信号に変換されて出力される。
【０１２７】
ＣＣＤ撮像素子117 から出力された信号は、蛍光画像処理ユニット43の信号処理回路401 で、プロセス処理を施され、A/D 変換回路402 でデジタル信号に変換されて、光学フィルタ136aを透過した狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）と光学フィルタ136bを透過した広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）に分けて、画像メモリ431 の記憶領域へ記憶される。
【０１２８】
次に参照光ＬｓのIR反射光像Ｚｓを撮像する際の動作を説明する。コントローラ61からの信号に基づき、参照光源用電源208 が駆動され、参照光源207 から近赤外光である参照光Ｌｓが射出される。参照光Ｌｓは、レンズ209 を透過し、ライトガイド112cに入射され、スコープ部11の先端まで導光された後、照明レンズ104 から観察部１へ照射される。
【０１２９】
観察部１で反射された参照光Ｌｓの反射光は、集光レンズ114 により集光され、プリズム118 に反射して、モザイクフィルタ135 を透過して、ＣＣＤ撮像素子117 上にIR反射光像Ｚｓとして結像される。ＣＣＤ撮像素子117 では、IR反射光像Ｚｓが受光されて光電変換され、光の強弱に応じた画像信号に変換されて出力される。ＣＣＤ撮像素子117 から出力された信号は、信号処理回路401 で、プロセス処理を施されて出力され、A/D 変換回路402 でデジタル信号に変換されて、光学フィルタ136cを透過した画像データのみが、画像メモリ431 へIR反射画像として記憶される。
【０１３０】
画像メモリ431 へ狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）と、広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）と、IR反射画像とが記憶されると、蛍光演算値算出部432 ではまず、隣合う画素毎に、画像メモリ431 に記憶された狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）の画素値を広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）の画素値で除算して規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）を算出する。
【０１３１】
蛍光診断画像生成部433 では、規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）に基づいて、色情報を割り当てる。通常、正常組織から発せられた蛍光の規格化蛍光演算値は大きく、病変組織から発せられた蛍光の規格化蛍光演算値は小さいので、表示色の差異が明らかになるような疑似カラーを設定することにより、例えば規格化蛍光演算値が大きい方から小さい方へ、順次緑色から赤色へ変化するように色情報を割り当てることにより、観察者は正常組織と病変組織とを識別することができる。
【０１３２】
観察者は、この蛍光診断画像を観察し、赤色に表示される被測定部２が、清浄な病変組織であるのか非清浄組織であるのかが不明な場合には、石英ファイバ53の先端部をその被測定部２へ手動操作にて誘導し、また入力装置631 を用いて、妨害因子影響度測定モードを選択する。まず、コントローラ63からの信号に基づき、励起光源電源212 が駆動され、Ga-N系半導体レーザ211 から波長３６０nmの励起光Ｌｅ３が射出される。励起光Ｌｅ３は、レンズ213 を透過し、ダイクロイックミラー501 に向かう。ダイクロイックミラー501 で反射された励起光Ｌｅ３は、レンズ502 によって石英ファイバ53 に入射され、スコープ部13の鉗子口134内を経て、被測定部２近傍まで導光され、石英ファイバ53先端から被測定部２へ照射される。
【０１３３】
励起光Ｌｅ３を照射されることにより生じる被測定部２から発せられる蛍光Ｌ３は、石英ファイバ53の先端に入射され、石英ファイバ53およびレンズ502 を経て、ダイクロイックミラー501 へ向かう。このダイクロイックミラー501 は、図中左側から入射した光線は、透過させる構造を備えているものである。該ダイクロイックミラー501 を透過した蛍光Ｌ３は、励起光カットフィルタ511 およびレンズ512 を透過し、切換フィルタ513 へ入射する。なお、励起光カットフィルタ511 は、波長４２０nm以下の光をカットするバンドフィルタであり、励起光Ｌｅ３の波長は３６０nmであるため、被測定部２で反射された励起光Ｌｅ３は、この励起光カットフィルタ511 でカットされ、切換フィルタ513 へ入射することはない。
【０１３４】
コントローラ63 の制御により、フィルタ回転装置515 が駆動され、蛍光Ｌ３は、順次光学フィルタ514aまたは514bを透過した後、光検出器516 に入射する。光検出器516 は、光学フィルタ514aを透過した蛍光Ｌ３の狭帯域蛍光強度Ｆ１と、光学フィルタ514bを透過した蛍光Ｌ３の広帯域蛍光強度Ｆ２とを検出し測定データメモリ517 へ出力する。測定データメモリ517 では、狭帯域蛍光強度Ｆ１と広帯域蛍光強度Ｆ２とを異なる領域に保存する。
【０１３５】
蛍光演算値算出部518 では、狭帯域蛍光強度Ｆ１を広帯域蛍光強度Ｆ２で除算した規格化蛍光強度Ｆ１／Ｆ２を算出する。
【０１３６】
妨害因子影響度算出部520 では、この規格化蛍光強度Ｆ１／Ｆ２と、記憶部519 に記憶されている清浄な生体組織から取得した規格化蛍光強度Ｆ１／Ｆ２の平均値Ａｖ３および標準偏差Ｓｔ３とから次式を用いて、妨害因子影響度Ｂ３を算出する。
【０１３７】
Ｂ３＝｛（ＮＦ３−Ａｖ３）／Ｓｔ３｝２
また、算出した妨害因子影響度Ｂ３をモニタ70へ出力する。モニタ70へは、妨害因子影響度Ｂ３が数値表示される。すなわちこの妨害因子影響度Ｂ３の数値が小さければ、被測定部２は清浄な生体組織であり、妨害因子影響度Ｂ３の数値が大きければ、被測定部２は妨害因子が付着している生体組織であるとみなすことができる。
【０１３８】
以上の説明であきらかなように、観察者は、蛍光診断画像を観察し、かつ被測定部２の妨害因子影響度Ｂ３を知ることにより、被測定部２が、清浄な病変組織であるか、励起光Ｌｅ１を照射した場合に清浄な病変組織と類似したスペクトル形状を有する妨害因子が付着している非清浄組織であるかを識別することができ、清浄な病変組織と非清浄組織との誤識別が低減され、組織性状の識別精度が向上する。
【０１３９】
次に図１２を参照して、本発明による蛍光診断情報生成方法および装置を適用した第５の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説明する。図１２は蛍光内視鏡装置の概略構成図である。なお、図８に示す第４の具体的な実施の形態と共通の要素については同番号を付し、特に必要のない限りその説明は省略する。
【０１４０】
この蛍光内視鏡装置は、通常のカラー画像である通常画像をモニタ70に表示する通常画像モード、観察部１に波長４１０nmの励起光Ｌｅ１を照射して、観察部１から発せられた蛍光の規格化蛍光演算値に基づいて色を割り当てた疑似カラー画像である蛍光診断画像をモニタ70に表示する蛍光診断画像モード、または石英ファイバ53を介して被測定部２に波長５００nmの励起光Ｌｅ２を照射して、これにより生じた蛍光を石英ファイバにより検出し、被測定部２から発せられた蛍光の蛍光強度被に基づいて、被測定部２の妨害因子影響度Ｂ４を測定して、蛍光診断情報としてモニタ70に表示する妨害因子影響度測定モードにおいて動作するものである。
【０１４１】
妨害因子影響度測定モードにおいては、波長５００nmの励起光Ｌｅ２が照射された被測定部２から発せられた蛍光から波長５５０nmの光強度Ｆ３と、波長５７０nmの光強度Ｆ４とを取得し、光強度Ｆ３を光強度Ｆ４で除算した蛍光強度比Ｆ３／Ｆ４を求め、この蛍光強度比Ｆ３／Ｆ４と予め記憶部546 に記憶されている基準値に基づいて、被測定部２の妨害因子影響度Ｂ４を算出し、出力するものである。
【０１４２】
本発明の実施形態である蛍光内視鏡装置は、図１２に示すように、患者の病巣と疑われる部位に挿入されるスコープ部13、蛍光強度取得用の波長５００nmの励起光Ｌｅ２を射出する光源と、蛍光像撮像用の波長４１０nmの励起光Ｌｅ１を射出する光源と、IR反射光像撮像用の参照光Ｌｓを射出する光源と、通常像撮像用の照明光である面順次光（Ｒ光Ｌｒ、Ｇ光ＬｇおよびＢ光Ｌｂ）を射出する光源とを備える照明ユニット24、通常画像信号を生成して出力する通常画像処理ユニット33、蛍光診断画像信号を生成して出力する蛍光画像処理ユニット43、励起光Ｌｅ２と測定した蛍光の光路を分ける光路分離ユニット50、励起光Ｌｅ２により被測定部２から生じた蛍光Ｌ３の蛍光強度スペクトルを取得し、５５０nmにおける光強度Ｆ３を５７０nmにおける光強度Ｆ４で除算した蛍光強度比Ｆ３／Ｆ４を算出し、予め記憶されている基準値と、算出した蛍光強度比Ｆ３／Ｆ４とに基づいて、第２の蛍光診断情報としての妨害因子影響度Ｂ４を算出して出力する第２の蛍光診断情報生成手段としての妨害因子影響度算出ユニット54、各ユニットに接続され、動作タイミングの制御を行うコントローラ64、該コントローラ64に接続される入力装置631 、モニタ70、蛍光を導光する石英ファイバ53から構成されている。
【０１４３】
なお照明ユニット24、通常画像処理ユニット33、蛍光画像処理ユニット43、光路分離ユニット50、妨害因子影響度算出ユニット54およびコントローラ64はプロセッサ部94を構成し、スコープ部13とプロセッサ部94、石英ファイバ53とプロセッサ部94およびプロセッサ部93とモニタ70は、それぞれ図示省略したコネクタにより、接離自在に接続されている。
【０１４４】
照明ユニット24は、蛍光像撮像用の波長４１０nmの励起光Ｌｅ１を発するGa-N系半導体レーザ201 および励起光源用電源202 と、波長５００nmの励起光Ｌｅ３を発するGa-N系半導体レーザ204 および励起光源用電源205 と、参照光Ｌｓを発する参照光源207 および参照光源用電源208 と、白色光を射出する白色光源231 、白色光源用電源232 、白色光をＲ光Ｌｒ、Ｇ光ＬｇおよびＢ光Ｌｂに、順次色分解するための切換フィルタ234 およびフィルタ回転部236 とを備えている。
【０１４５】
蛍光情報処理ユニット54は、石英ファイバ53を経た蛍光から励起光Ｌｅ２の波長を含む波長５１０nm以下の光をカットする励起光カットフィルタ541 、該励起光カットフィルタ541 を透過した蛍光の蛍光強度スペクトルを取得する蛍光強度スペクトル検出器543、該スペクトル検出器543 で測定された測定データを記憶する測定データメモリ544 および５５０nmでの光強度Ｆ３を５７０nmでの光強度Ｆ４で除算した第２の特徴量としての蛍光強度比Ｆ３／Ｆ４を算出する第２の特徴量取得手段としての蛍光強度比算出部545 と、予め複数の清浄な生体組織から取得された蛍光強度比Ｆ３／Ｆ４の平均値Ａｖ４および標準偏差Ｓｔ４を基準値として記憶する記憶部546と、基準値と蛍光強度比算出部545 で算出された蛍光強度比Ｆ３／Ｆ４とに基づいて、第２の蛍光診断情報としての妨害因子影響度Ｂ４を算出して出力する第２の蛍光診断情報生成手段としての蛍光診断情報生成部547とを備えている。
【０１４６】
以下、本発明による蛍光内視鏡装置の動作について説明する。観察者は、蛍光診断画像を観察し、赤色に表示される被測定部２が、清浄な病変組織であるのか偽病変組織であるのかが不明な場合には、石英ファイバ53の先端部をその被測定部２へ手動捜査にて誘導し、また入力装置631 を用いて、妨害因子影響度測定モードを選択する。
【０１４７】
まず、コントローラ64からの信号に基づき、励起光源電源205 が駆動され、Ga-N系半導体レーザ204 から波長５００nmの励起光Ｌｅ２が射出される。励起光Ｌｅ２は、レンズ203 を透過し、ダイクロイックミラー501 に向かう。ダイクロイックミラー501 で反射された励起光Ｌｅ２は、レンズ502 によって石英ファイバ53に入射され、スコープ部13の鉗子口134 内を経て、被測定部２近傍まで導光され、石英ファイバ53先端から被測定部２へ照射される。
【０１４８】
励起光Ｌｅ２を照射されることにより生じる被測定部２から発せられる蛍光Ｌ２は、石英ファイバ53の先端に入射され、石英ファイバ53およびレンズ502 を経て、ダイクロイックミラー501 へ向かう。該ダイクロイックミラー501 を透過した蛍光Ｌ１は、励起光カットフィルタ541 およびレンズ512 を透過し、スペクトル検出器543 へ入射する。スペクトル検出器543 は、検出した蛍光Ｌ２のスペクトルを測定データメモリ544 へ出力する。強度比算出部545では、５５０nmにおける光強度Ｆ３を５７０nmにおける光強度Ｆ４で除算して蛍光強度比Ｆ３／Ｆ４を算出する。
【０１４９】
妨害因子影響度算出部547では、この蛍光強度比Ｆ３／Ｆ４と、記憶部546 に記憶されている清浄な生体組織から取得した蛍光強度比Ｆ３／Ｆ４の平均値Ａｖ４および標準偏差Ｓｔ４とから次式を用いて、妨害因子影響度Ｂ４を算出する。
【０１５０】
Ｂ４＝｛（Ｆ３／Ｆ４−Ａｖ４）／Ｓｔ４｝２
また、算出した妨害因子影響度Ｂ４をモニタ70へ出力する。モニタ70へは、妨害因子影響度Ｂ４が数値表示される。すなわちこの妨害因子影響度Ｂ４の数値が小さければ、被測定部２は清浄な生体組織であり、妨害因子影響度Ｂ４の数値が大きければ、被測定部２は妨害因子が付着している生体組織であるとみなすことができる。
【０１５１】
以上の説明であきらかなように、観察者は、蛍光診断画像を観察し、かつ被測定部２の妨害因子影響度Ｂ４を知ることにより、被測定部２が、清浄な病変組織であるか、非清浄組織であるかを識別することができ、清浄な病変組織と非清浄組織との誤識別が低減し、組織性状の識別精度が向上する。
【０１５２】
また、図２に示すように、非清浄組織から発せられた蛍光のスペクトル（実線）においては、５５０nm近傍に蛍光強度のピークが存在し、清浄組織から発せられた蛍光のスペクトル（点線および１点破線）においては、６１０nm近傍に蛍光強度のピークが存在するため、非清浄組織から発せられた蛍光から取得された蛍光強度比Ｆ３／Ｆ４と、清浄組織から発せられた蛍光から取得された蛍光強度比Ｆ３／Ｆ４は、大きな差が生じやすく、組織性状の識別精度が一層向上する。
【０１５３】
なお、本実施の形態の変型例として、励起光Ｌｅ２の波長として３６０nmを用い、４６０nmにおける光強度Ｆ３’を４９０nmにおける光強度Ｆ４’で除算した蛍光強度比Ｆ３’／Ｆ４’を算出し、予め記憶されている基準値と、算出した蛍光強度比Ｆ３’／Ｆ４’とに基づいて、第２の蛍光診断情報としての妨害因子影響度Ｂ４’を算出して出力するものが考えられる。図１に示すように、非清浄組織から発せられた蛍光のスペクトル（実線）においては、４６０nm近傍の蛍光強度と４９０nm近傍の蛍光強度が近似した値であるが、清浄組織から発せられた蛍光のスペクトル（点線および１点破線）においては、４６０nmにおいて蛍光強度のピークがあり、４６０nmにおける蛍光強度に比べ、４９０nmにおける蛍光強度の値が小さいため、非清浄組織から発せられた蛍光から取得された蛍光強度比Ｆ３’／Ｆ４’と、清浄組織から発せられた蛍光から取得された蛍光強度比Ｆ３’／Ｆ４’とは、大きな差が生じやすく、良好な精度で、組織性状の識別を行うことができる。
【０１５４】
なお、上記各実施の形態における蛍光内視鏡装置においては、蛍光診断画像または通常画像を表示する構成としたが、蛍光診断画像のみを表示する構成としてもよい。
【０１５５】
また、上記第４および第５の実施の形態における蛍光内視鏡装置においては、妨害因子影響度Ｂ４を数値として表示したが、例えば規格化蛍光強度と、記憶部に記憶されている清浄組織から取得された規格化蛍光強度の平均値Ａｖおよび標準偏差Ｓｔに基づいて、被測定部２が清浄組織であるか非清浄組織であるかを判定し、その判定結果を表示してもよい。具体的には、規格化蛍光強度の値ＮＦが次式を満たせば、その被測定部２は清浄組織である判定し、次式を満たさなければ、非清浄組織であると判定すればよい。
【０１５６】
Ａｖ−Ｓｔ＜ＮＦ＜Ａｖ＋Ｓｔ
また、モザイクフィルタ135 としては、４３０nm〜５３０nmの波長帯域の光を光学フィルタ136aと、４３０nm〜７００nmの波長帯域の光を透過させる光学フィルタ136bと、全波長帯域の光を透過させる光学フィルタ136cとが組み合わされるものを用いたが、全波長帯域の光を透過させる光学フィルタにより４３０nm〜７００nmの波長帯域の光を透過させる光学フィルタを兼用してもよい。この場合には、２種類の光学フィルタを組み合わせることにより、モザイクフィルタを構成することができ、解像度の向上あるいは検出光量の増加が可能となる。
【０１５７】
なお、上記第５の実施の形態においては、５５０nmにおける光強度と５７０nmにおける光強度の比である蛍光強度比を用いて、被測定部２が非清浄組織であるか清浄組織であるかの判定を行ったが、これに限定されるものではなく、例えば予め清浄組織から取得した蛍光強度スペクトルを記憶しておき、被測定部から取得した蛍光強度スペクトルと比較する、すなわちスペクトル分析を行うことにより、被測定部２が非清浄組織であるか清浄組織であるかの判定を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】波長３６０nmの励起光が照射された被測定部から発せられた蛍光の規格化蛍光強度スペクトルの説明図
【図２】波長５００nmの励起光が照射された被測定部から発せられた蛍光の規格化蛍光強度スペクトルの説明図
【図３】本発明による第１の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図４】励起光カットフィルタの概略構成図
【図５】切替フィルタの概略構成図
【図６】本発明による第２および第３の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図７】モザイクフィルタの概略構成図
【図８】本発明による第４の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図９】モザイクフィルタの概略構成図
【図１０】切替フィルタの概略構成図
【図１１】切替フィルタの概略構成図
【図１２】本発明による第５の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図１３】正常組織および病変組織の蛍光から取得した蛍光の蛍光強度スペクトルを示す説明図
【図１４】波長４１０nmの励起光が照射された被測定部から発せられた蛍光の規格化蛍光強度スペクトルの説明図
【符号の説明】
１ 観察部
２ 被測定部
10,11,12,13 スコープ部
20,21,23,24 照明ユニット
30 撮像処理ユニット
33 通常画像処理ユニット
40,41,42,43, 蛍光画像処理ユニット
50 光路分離ユニット
51,54 妨害因子影響度算出ユニット
53 石英ファイバ
60,61,62,63,64 コントローラ
70 モニタ
101，111,131 ライトガイド
103 イメージファイバ
115,135 モザイクフィルタ
117,308 ＣＣＤ撮像素子
234,304,513 切換フィルタ
404,406,412,413,432 蛍光演算値算出部
405,415,433 蛍光診断画像生成部
407,414,421,519,546 記憶部
547 蛍光診断情報生成部
【発明の属する技術分野】
本発明は、励起光の照射により被測定部から発せられる蛍光に基づいて、被測定部の組織性状を反映した蛍光診断情報を生成する蛍光診断情報生成方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、所定の波長の励起光を生体等の被測定部に照射して、この被測定部から発せられる蛍光に基づいて、被測定部の組織性状を反映する蛍光診断画像等の蛍光診断情報を出力する蛍光診断情報生成装置が提案されている。このような蛍光診断情報生成装置には、蛍光診断薬を予め吸収した生体組織から発せられる薬剤蛍光に基づいて蛍光診断情報を出力する装置と、蛍光診断薬を使用せず、生体組織から発せられる自家蛍光に基づいた蛍光診断情報を出力する装置とがある。この種の蛍光診断情報生成装置は多くの場合、体腔内部に挿入される内視鏡や、コルポスコープあるいは手術用顕微鏡等に組み込まれた形に構成される。
【０００３】
蛍光診断情報生成装置としては、例えば、励起光を照射された生体組織から発せられる蛍光の蛍光強度に基づいた蛍光診断画像を出力する装置がある。図１３に示すように、病変組織から発せられる蛍光強度は、正常組織から発せられる蛍光強度に比べ小さいため、観察者は、蛍光の蛍光強度に基づいた蛍光診断画像を観察することにより、正常組織と病変組織とを識別することができる。
【０００４】
一方、内視鏡装置等に本発明の蛍光診断情報生成装置が組み込まれた場合等には、生体部位の凹凸の影響を受け、励起光光源から被測定部までの距離が均一ではない場合が多く、このような場合には、生体の被測定部における励起光照度が不均一となる。通常正常組織から発せられる蛍光強度は励起光照度にほぼ比例し、励起光照度は距離の２乗に反比例して低下する。そのため、光源から遠くにある正常組織からよりも近くにある病変組織からの方が強い蛍光を受光する場合があり、蛍光強度のみに基づいた判定を行うと、組織性状の判定を誤るケースもある。
【０００５】
このような誤判定を防ぐために、生体組織の部位が受光した励起光の光強度と、この励起光の受光により被測定部から発せられた蛍光の光強度との比率に基づいた演算値、すなわち励起光を照射する距離や角度によって影響を受けない値である蛍光収率に基づいた蛍光診断情報を出力する蛍光診断情報生成装置が提案されている。
【０００６】
しかし、上記蛍光収率を反映した値を求める際に、紫外〜可視域の励起光は生体の種々の物質によって異なる吸収を受けるため、反射された励起光の強度分布を測定しても生体組織が受光した励起光の強度分布を正しく測定したことにはならない。
【０００７】
そこで、蛍光収率を反映する演算値を求める１つの方策として、紫外〜可視域に比べて、一様な吸収を受ける近赤外光を参照光として生体組織に照射し、反射された近赤外光の光強度を励起光の光強度の代わりとして用いて、蛍光強度を反射された近赤外光の光強度により除算した蛍光収率演算値を求め、この蛍光収率演算値に基づいて、組織性状を判定する装置が提案されている。すなわち、上記蛍光収率演算値を求めることにより、励起光光源および蛍光受光部と被測定部との距離に依存する蛍光強度の項はキャンセルされ、蛍光収率の違いのみが反映された演算値に基づいて判定を行うことができる。
【０００８】
一方、図１３に示すように、正常組織から発せられ蛍光のスペクトル形状と、病変組織から発せられる蛍光のスペクトル形状が異なることを利用した蛍光診断情報生成装置の開発も進められている。例えば特開平6-54792 号公報では、蛍光の緑色波長帯域の光強度と赤色波長帯域の光強度の比である蛍光強度比に基づいて蛍光診断情報を出力する装置が提案されている。
【０００９】
さらに、特開平10-225436 号公報では、被測定部から取得した狭波長帯域の光強度を広波長帯域の光強度で規格化した規格化蛍光演算値を反映した蛍光診断情報を出力する装置を本出願人が提案している。本公報においては、波長帯域４８０nm近傍の狭波長帯域の画像データと、４３０nm近傍から７３０nm近傍までの広波長帯域の画像データとを取得し、狭波長帯域の画像データの画素値を広波長帯域の画像データの画素値により除算した規格化蛍光演算値を求め、この規格化蛍光演算値に基づいた疑似カラー画像、例えば規格化蛍光演算値が大きい方から小さい方へ順次緑色から赤色へ色が変化する疑似カラー画像を、蛍光診断画像として出力している。すなわち上記規格化蛍光演算値を求めることにより励起光光源および蛍光受光部と被測定部との距離に依存する蛍光強度の項はキャンセルされ、蛍光スペクトルの形状の違いのみが反映された演算値に基づいた蛍光診断情報を出力することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
一方、生体組織には、蛍光を発する血液、粘液、消化液、唾液、泡、残渣等の妨害因子が付着している場合があり、これらの妨害因子が付着している生体組織（以下非清浄組織と記載）に励起光が照射されると、これらの妨害因子からも蛍光が発せられる。このような非清浄組織から発せられる蛍光の中には、この蛍光から取得した上述の規格化蛍光演算値や蛍光収率演算値等が、病変組織から発せられる蛍光の規格化蛍光演算値や蛍光収率演算値と紛らわしい場合がある。
【００１１】
以下、規格化蛍光演算値に基づいた蛍光診断画像を生成して表示する場合を例として、詳細を説明する。図１４は、４１０nmの励起光を生体組織に照射した場合に発せられる蛍光のスペクトル形状の一例である。この図１には、清浄な正常組織から取得した蛍光強度スペクトル（点線）と、清浄な病変組織から取得した蛍光強度スペクトル（一点破線）と、非清浄組織から取得した蛍光強度スペクトル（実線）とが、その積分値が１となるように規格化された規格化蛍光強度スペクトルとして示されている。
【００１２】
波長帯域４８０nm近傍の狭波長帯域の画像データと、４３０nm近傍から７３０nm近傍までの広波長帯域の画像データとを取得し、狭波長帯域の画像データの画素値を広波長帯域の画像データの画素値により除算した規格化蛍光演算値を求め、この規格化蛍光演算値が大きい方から小さい方へ順次緑色から赤色へ色が変化する疑似カラー画像を蛍光診断画像として出力する。このような場合には、正常組織から発せられた蛍光から取得された規格化蛍光演算値は緑色に、病変組織から発せられた蛍光から取得された規格化蛍光演算値は赤色に表示されるように疑似カラーを割り当てる事が多い。通常、病変組織から発せられた蛍光から取得された規格化蛍光演算値の値以下の規格化蛍光演算値には全て赤色が割り当てられる。非清浄組織から発せられた蛍光から取得した規格化蛍光演算値は、病変組織から発せられた蛍光から取得された規格化蛍光演算値と近い値、あるいは病変組織から発せられた蛍光から取得された規格化蛍光演算値より小さい値である場合が多いため、非清浄組織から発せられた蛍光から取得した規格化蛍光演算値にも赤色が割り当てられる。このため、病変組織から発せられた蛍光から取得された規格化蛍光演算値にも、非清浄組織から発せられた蛍光から取得した規格化蛍光演算値にも、共に赤色が割り当てられる。このような蛍光診断画像に基づいて観察者が正常組織と病変組織との識別を行うと、観察者が病変組織であると認識した被測定部が、清浄な病変組織ではなく、非清浄組織である場合があり、組織性状の識別精度が低下するという問題がある。
【００１３】
また、上述したように非清浄組織には、清浄な病変組織と同様に、微弱な蛍光を発するものが多く、蛍光強度や蛍光収率演算値に基づいて蛍光診断画像を作成した場合等にも、観察者が病変組織であると認識した被測定部が、清浄な病変組織ではなく、非清浄組織である場合があり、やはり組織性状の識別精度が低下する。
【００１４】
本発明は上記のような問題に鑑みて、妨害因子が付着している非清浄組織と、清浄な病変組織との誤識別を低減し、組織性状の識別精度を向上することができる蛍光診断情報生成方法および装置を提供することを目的とするものである
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明による蛍光診断情報生成方法は、第１の励起光が照射された被測定部から発せられた蛍光の蛍光情報を検出し、この検出された前記蛍光情報に基づいて第１の特徴量を取得し、この第１の特徴量を反映する第１の蛍光診断情報を作成して出力し、
第２の励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光の蛍光情報を検出し、この検出された前記蛍光情報に基づいて第２の特徴量を取得し、この第２の特徴量を反映する第２の蛍光診断情報を作成して出力する蛍光診断情報生成方法であって、
前記第１の励起光の波長が、該第１の励起光を組織性状が異なる清浄な被測定部へ照射した場合には、それぞれの清浄な被測定部から発せられる蛍光の蛍光情報に基づいて取得された第１の特徴量が異なる波長であり、
前記第２の励起光の波長が、該第２の励起光を清浄な被測定部と非清浄な被測定部に照射した場合には、それぞれの被測定部から発せられる蛍光の蛍光情報に基づいて取得された第２の特徴量が異なる波長であることを特徴とする。
【００１６】
本発明による他の蛍光診断情報生成方法は、第１の励起光が照射された被測定部から発せられた蛍光の蛍光情報を検出し、この検出された前記蛍光情報に基づいて第１の特徴量を取得し、
第２の励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光の蛍光情報を検出し、この検出された前記蛍光情報に基づいて第２の特徴量を取得し、
前記第１の特徴量および前記第２の特徴量を反映する蛍光診断情報を作成して出力する蛍光診断情報生成方法であって、
前記第１の励起光の波長が、該第１の励起光を組織性状が異なる清浄な被測定部へ照射した場合には、それぞれの清浄な被測定部から発せられる蛍光の蛍光情報に基づいて取得された第１の特徴量が異なる波長であり、
前記第２の励起光の波長が、該第２の励起光を清浄な被測定部と非清浄な被測定部に照射した場合には、それぞれの被測定部から発せられる蛍光の蛍光情報に基づいて取得された第２の特徴量が異なる波長であることを特徴とする。
【００１７】
本発明の蛍光診断情報生成装置は、第１の励起光を被測定部へ照射する第１の励起光照射手段と、
前記第１の励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光の蛍光情報を検出する第１の検出手段と、
該第１の検出手段により検出された前記蛍光情報に基づいて第１の特徴量を取得する第１の特徴量取得手段と、
前記第１の特徴量を反映する第１の蛍光診断情報を作成して出力する第１の蛍光診断情報生成手段と、
第２の励起光を前記被測定部へ照射する第２の励起光照射手段と、
前記第２の励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光の蛍光情報を検出する第２の検出手段と、
該第２の検出手段により検出された前記蛍光情報に基づいて第２の特徴量を取得する第２の特徴量取得手段と、
前記第２の特徴量を反映する第２の蛍光診断情報を作成して出力する第２の蛍光診断情報生成手段とを備え、
前記第１の励起光の波長が、該第１の励起光を組織性状が異なる清浄な被測定部へ照射した場合には、それぞれの清浄な被測定部から発せられる蛍光の蛍光情報に基づいて取得された第１の特徴量が異なる波長であり、
前記第２の励起光の波長が、該第２の励起光を清浄な被測定部と非清浄な被測定部に照射した場合には、それぞれの被測定部から発せられる蛍光の蛍光情報に基づいて取得された第２の特徴量が異なる波長であることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の他の蛍光診断情報生成装置は、第１の励起光を被測定部へ照射する第１の励起光照射手段と、
前記第１の励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光の蛍光情報を検出する第１の検出手段と、
該第１の検出手段により検出された前記蛍光情報に基づいて第１の特徴量を取得する第１の特徴量取得手段と、
第２の励起光を前記被測定部へ照射する第２の励起光照射手段と、
前記第２の励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光の蛍光情報を検出する第２の検出手段と、
該第２の検出手段により検出された前記蛍光情報に基づいて第２の特徴量を取得する第２の特徴量取得手段と、
前記第１の特徴量および前記第２の特徴量を反映する蛍光診断情報を作成して出力する蛍光診断情報生成手段とを備え、
前記第１の励起光の波長が、該第１の励起光を組織性状が異なる清浄な被測定部へ照射した場合には、それぞれの清浄な被測定部から発せられる蛍光の蛍光情報に基づいて取得された第１の特徴量が異なる波長であり、
前記第２の励起光の波長が、該第２の励起光を清浄な被測定部と非清浄な被測定部に照射した場合には、それぞれの被測定部から発せられる蛍光の蛍光情報に基づいて取得された第２の特徴量が異なる波長であることを特徴とするものである。
【００１９】
なお、上記各蛍光診断情報生成方法および装置において、「特徴量が異なる」とは特徴量が完全に異なっている場合に限定されるものではなく、一部が重なっていても、実質的に分離可能な場合を含むものである。例えば、複数個の清浄組織から取得した特徴量と複数個の非清浄組織から取得した特徴量との分布が実質的に分離できる場合等を含むものである。
【００２０】
上記蛍光診断情報生成手段は、予め既知清浄正常組織および既知清浄病変組織または既知清浄正常組織若しくは既知清浄病変組織から取得した第１の特徴量に基づいて作成された第１の判定基準値と、既知清浄組織および既知非清浄組織または既知清浄組織若しくは既知非清浄組織から取得した第２の特徴量に基づいて作成された第２の判定基準値とを記憶する記憶手段と、
前記被測定部から発せられた蛍光から取得された前記第１の特徴量と、前記第１の判定基準値とに基づいて、前記被測定部が既知清浄病変組織側に属するか否かを判定し、また前記被測定部から発せられた蛍光から取得された前記第２の特徴量と、前記第２の判定基準値とに基づいて、前記被測定部が既知非清浄組織側に属するか否かを判定する判定手段とを備え、該判定手段による判定結果を前記蛍光診断情報として出力するものであってもよい。
【００２１】
上記特徴量としては、具体的には、蛍光強度、蛍光のスペクトル形状、蛍光のスペクトル形状を反映した規格化蛍光演算値あるいは蛍光の蛍光収率を反映した蛍光収率演算値等が考えられる。なお、「規格化蛍光演算値」とは、蛍光のスペクトル形状を反映する演算値であり、被測定部から取得した異なる波長帯域の蛍光の蛍光強度の比率を反映した演算値を意味している。蛍光の狭波長帯域（例えば４３０nm〜５３０nmの波長帯域）の光強度を広波長帯域（例えば全波長帯域あるいは４３０nm〜７３０nmの波長帯域）の光強度で除算したもの等がある。また、上記の異なる波長帯域として、例えば４８０nm近傍の狭波長帯域と６３０nm近傍の狭波長帯域を選択して算出した、蛍光強度比等も「規格化蛍光演算値」に含まれるものである。
【００２２】
また「蛍光収率」とは、被測定部に照射される励起光の光強度と、その励起光の照射により被測定部から発せられる蛍光の光強度の比率を意味している。また「蛍光収率演算値」とは、例えば上述したように、参照光を生体組織に照射し、反射された参照光の光強度を励起光の光強度の代わりとして用いて、被測定部から発せられる蛍光の光強度を反射された参照光の光強度により除算した演算値である。上記参照光としては、組織によらず比較的均一な反射特性を有する近赤外光を使用することができる。また、精度は若干悪化するが、参照光として通常の照明光を利用することもできる。なお、励起光の射出部、例えば内視鏡であればスコープ部の先端部と、被測定部との間の距離のバラツキを少なく保つことができれば、蛍光強度を蛍光収率演算値として用いることもできる。
【００２３】
前記第１の励起光の波長が４１０nm近傍であれば、前記第２の励起光としては、その波長が実質的に３５０nm〜３９０nmまたは４７０nm〜５２０nmの範囲内に内に入っているものであればよい。なお、上記第１の励起光は４００nm〜４２０nmの範囲内の波長であることが望ましい。
【００２４】
なお、上記第２の励起光の波長が３５０nm〜３９０nmの範囲内であり、第２の特徴量として上記規格化蛍光演算値を用いる場合であれば、異なる波長帯域の１つを４６０nm近傍の波長帯域としてもよい。また、上記第２の励起光の波長が４７０nm〜５２０nmの範囲内であり、第２の特徴量として上記規格化蛍光演算値を用いる場合であれば、異なる波長帯域の１つを５５０nm近傍の波長帯域としてもよい。
【００２５】
本蛍光診断情報生成装置は、一部または全部を、生体内部に挿入される内視鏡装置として形成することができる。
【００２６】
なお、上記第１の励起光照射手段は、上記第１の励起光の光源として、Ga-N系半導体レーザを備えるものであってもよい。また上記第２の励起光照射手段は、上記第２の励起光の光源として、Ga-N系半導体レーザを備えるものであってもよい。
【００２７】
【発明の効果】
本発明者は、励起光の波長を種々変更して、清浄な生体組織および非清浄な生体組織から発せられる蛍光の特徴量について解析を行い、清浄な生体組織から発せられる蛍光の蛍光情報から取得される特徴量と、非清浄な生体組織から発せられる蛍光の蛍光情報から取得される特徴量とが異なる場合があることを解明した。
【００２８】
例えば、波長３６０nmの励起光を清浄な正常組織、清浄な病変組織および非清浄組織に照射した場合に、各組織から発せられる蛍光の規格化蛍光強度スペクトルを図１に示す。清浄な正常組織から発せられた蛍光のスペクトル（点線）の形状と清浄な病変組織から発せられた蛍光のスペクトル（一点破線）の形状とが近似した形状を有し、非清浄組織から発せられた蛍光のスペクトル（実線）の形状は、清浄な正常組織および清浄な病変組織から発せられた蛍光のスペクトル形状とは、異なる形状を有するものとなる。このため、清浄な正常組織および清浄な病変組織から発せられた蛍光から取得された規格化蛍光演算値と、非清浄組織から発せられた蛍光から取得された規格化蛍光演算値も異なるものとなる。したがって、清浄であるか否かが未知である被測定部に波長３６０nmの励起光を照射し、発せられた蛍光から規格化蛍光演算値を取得すれば、測定者は、この規格化蛍光演算値に基づいて、被測定部が清浄組織であるか、非清浄組織であるかを識別することができる。
【００２９】
また、波長５００nmの励起光を清浄な正常組織、清浄な病変組織および非清浄組織に照射した場合に、各組織から発せられた蛍光の規格化蛍光強度スペクトルを図２に示す。この場合にも、波長３６０nmの励起光を用いた場合と同様に、非清浄組織から発せられた蛍光のスペクトル（実線）の形状は、清浄な正常組織から発せられた蛍光のスペクトル（点線）の形状および清浄な病変組織から発せられた蛍光のスペクトル（一点破線）の形状とは、異なる形状を有するものとなり、清浄であるか否かが未知である被測定部に波長５００nmの励起光を照射し、発せられた蛍光から規格化蛍光演算値を取得すれば、測定者はこの規格化蛍光演算値に基づいて、被測定部が清浄組織であるか、非清浄組織であるかを識別することができる。一方、従来知られているように、例えば波長４１０nmの励起光を被測定部に照射して発せられた蛍光からは、被測定部の組織性状を識別することができる。
【００３０】
すなわち、本発明による蛍光診断情報生成方法および装置によれば、まず、第１の励起光として、この第１の励起光を組織性状が異なる清浄な被測定部へ照射した場合には、それぞれの清浄な被測定部から発せられる蛍光の蛍光情報に基づいて取得された第１の特徴量が異なる波長の光を準備し、また第２の励起光として、この第２の励起光を清浄な被測定部と非清浄な被測定部に照射した場合には、それぞれの被測定部から発せられる蛍光の蛍光情報に基づいて取得された第２の特徴量が異なる波長の光を準備し、第１の励起光が照射された被測定部から発せられた蛍光の蛍光情報を検出し、この検出された前記蛍光情報に基づいて第１の特徴量を取得し、この第１の特徴量を反映する第１の蛍光診断情報を作成して出力し、さらに、第２の励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光の蛍光情報を検出し、この検出された前記蛍光情報に基づいて第２の特徴量を取得し、この第２の特徴量を反映する第２の蛍光診断情報を作成して出力することにより、測定者は、第１の特徴量が反映された蛍光診断情報に基づいて、被測定部が、清浄な病変組織または清浄な病変組織と近似した第１の特徴量が取得される非清浄組織であるか否かを識別することができる。また、測定者は、第２の特徴量が反映された蛍光診断情報に基づいて、被測定部が、清浄組織であるか、あるいは非清浄組織であるかを識別することができる。観察者は、これらの２種類の識別結果を組み合わせることにより、妨害因子が付着している非清浄組織と、清浄な病変組織とを識別することができる。従って、妨害因子が付着している非清浄組織と、清浄な病変組織との誤識別が低減し、組織性状の識別精度を向上することができる。
【００３１】
本発明による他の蛍光診断情報生成方法および装置によれば、まず、第１の励起光として、この第１の励起光を組織性状が異なる清浄な被測定部へ照射した場合には、それぞれの清浄な被測定部から発せられる蛍光の蛍光情報に基づいて取得された第１の特徴量が異なる波長の光を準備し、また第２の励起光として、この第２の励起光を清浄な被測定部と非清浄な被測定部に照射した場合には、それぞれの被測定部から発せられる蛍光の蛍光情報に基づいて取得された第２の特徴量が異なる波長の光を準備し、第１の励起光が照射された被測定部から発せられた蛍光の蛍光情報を検出し、この検出された前記蛍光情報に基づいて第１の特徴量を取得し、第２の励起光が照射された前記被測定部から発せられた蛍光の蛍光情報を検出し、この検出された前記蛍光情報に基づいて第２の特徴量を取得し、前記第１の特徴量および前記第２の特徴量を反映する蛍光診断情報を作成して出力することにより、測定者は、第１の特徴量および第２の特徴量が反映された蛍光診断情報に基づいて、被測定部が非清浄組織であるか、清浄な病変組織であるかを識別することができる。従って、妨害因子が付着している非清浄組織と、清浄な病変組織との誤識別が低減し、組織性状の識別精度を向上することができる。
【００３２】
また、前記蛍光診断情報生成手段が、予め既知清浄正常組織および既知清浄病変組織または既知清浄正常組織若しくは既知清浄病変組織から取得した第１の特徴量に基づいて作成された第１の判定基準値と、既知清浄組織および既知非清浄組織または既知清浄組織若しくは既知非清浄組織から取得した第２の特徴量に基づいて作成された第２の判定基準値とを記憶する記憶手段と、前記被測定部から発せられた蛍光から取得された前記第１の特徴量と、前記第１の判定基準値とに基づいて、前記被測定部が既知清浄病変組織側に属するか否かを判定し、また前記被測定部から発せられた蛍光から取得された前記第２の特徴量と、前記第２の判定基準値とに基づいて、前記被測定部が既知非清浄組織側に属するか否かを判定する判定手段とを備え、該判定手段による判定結果を前記蛍光診断情報として出力するものであれば、被測定部が清浄な病変組織と近似した第１の特徴量が取得される非清浄組織あることを判定した判定結果を出力することができ、観察者は、判定結果を容易に認識することができる。
【００３３】
前記第１の特徴量が前記蛍光のスペクトル形状を反映した規格化蛍光演算値または前記蛍光の蛍光収率を反映した蛍光収率演算値であり、前記第２の特徴量が前記蛍光のスペクトル形状を反映した規格化蛍光演算値または前記蛍光の蛍光収率を反映した蛍光収率演算値である場合には、蛍光のスペクトル形状または蛍光収率に基づいて、被測定部の組織性状を識別することができ、一層識別精度が向上する。
【００３４】
前記第１の励起光の波長が４１０nm近傍であり、前記第２の励起光の波長が３５０nm〜３９０nmまたは４７０nm〜５２０nmであれば、良好な識別精度を得ることができる。
【００３５】
なお、上記第２の励起光の波長が３５０nm〜３９０nmの範囲内であり、第２の特徴量として上記規格化蛍光演算値を用いる場合には、異なる波長帯域の１つとして、４６０nm近傍の波長帯域を用いることにより、図１に示されるように、非清浄組織から発せられた蛍光のスペクトル（実線）の形状と、清浄組織から発せられた蛍光のスペクトル（点線および１点破線）の形状とに、顕著な差が生じている波長帯域を用いて、被測定部の組織性状を識別することができ、組織性状の識別精度がさらに向上する。
【００３６】
また、上記第２の励起光の波長が４７０nm〜５２０nmの範囲内であり、第２の特徴量として上記規格化蛍光演算値を用いる場合には、異なる波長帯域の１つとして、５５０nm近傍の波長帯域を用いることにより、図２に示されるように、非清浄組織から発せられた蛍光のスペクトル（実線）の形状と、清浄組織から発せられた蛍光のスペクトル（点線および１点破線）の形状とに、顕著な差が生じている波長帯域を用いて、被測定部の組織性状を識別することができる。
【００３７】
また本蛍光診断情報生成装置の一部または全部が、生体内部に挿入される内視鏡装置の形態であれば、本装置の利便性を一層向上することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。まず、本発明による蛍光診断情報生成方法および装置を適用した第１の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説明する。図３は蛍光内視鏡装置の概略構成図であり、図４および図５は本蛍光内視鏡装置に搭載される切換励起光カットフィルタおよび切換フィルタの模式図である。
【００３９】
この蛍光内視鏡装置は、観察部１に波長４１０nmの励起光Ｌｅ１を照射して、観察部１から発せられた蛍光から取得した蛍光収率演算値に基づいて色情報を割り当てた疑似カラー画像である蛍光診断画像をモニタ70に表示する蛍光診断モード、あるいは観察部１に波長５００nmの励起光Ｌｅ２を照射して、観察部１から発せられた蛍光に基づいて観察部１の各被測定部２における妨害因子の影響度を反映した色情報をわりあてた疑似カラー画像である妨害因子影響度判定画像をモニタ70に表示する妨害因子影響度判定モードにより動作するものである。２つのモードの切り替えは、フットスイッチである入力部601 からの入力操作により行われる。なお、観察部１内において、ＣＣＤの各画素と対応する領域が被測定部２であり、この被測定部２毎に色情報が割り当てられる。すなわち多数（ＣＣＤの画素数）の被測定部２が集合して観察部１を形成している。
【００４０】
また、この蛍光内視鏡装置は、蛍光診断モードにおいては、励起光Ｌｅ１が照射された観察部１から発せられた蛍光から波長帯域４３０nm〜７００nmの広帯域蛍光画像データ（以下広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）と記載）を取得し、近赤外光である参照光Ｌｓを照射された観察部１の反射光からIR反射画像を取得し、対応する画素毎に広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）の画素値をIR反射画像の画素値で除算した蛍光収率演算値（以下蛍光収率演算値（Ｌｅ１）と記載）を求め、該蛍光収率演算値（Ｌｅ１）に基づいて色情報を作成し、IR反射画像の画素値に基づいて輝度情報を作成し、両画像情報を合成した蛍光診断画像をモニタ70上に表示するものであり、妨害因子影響度判定モードにおいては、励起光Ｌｅ２が照射された観察部１から発せられた蛍光から波長帯域５３０nm〜５７０nmの狭帯域蛍光画像データ（以下狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）と記載）と波長帯域５３０nm〜８００nmの広帯域蛍光画像データ（以下広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）と記載）とを取得し、また参照光Ｌｓを照射された観察部１の反射光からIR反射画像を取得し、対応する画素毎に狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）の画素値を広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）の画素値で除算した規格化蛍光演算値（以下規格化蛍光演算値（Ｌｅ２）と記載）を求め、該規格化蛍光演算値（Ｌｅ２）から算出した妨害因子影響度に基づいて色情報を作成し、IR反射画像の画素値に基づいて輝度情報を作成し、両画像情報を合成した妨害因子影響度判定画像をモニタ70上に表示するものである。
【００４１】
本発明の第１の実施の形態にかかる蛍光内視鏡装置は、患者の病巣と疑われる部位に挿入されるスコープ部10と、蛍光像撮像用の励起光Ｌｅ１、Ｌｅ２と、IR反射光像撮像用の参照光Ｌｓを発する光源を備える照明ユニット20と、蛍光像Ｚｊ１、Ｚｊ２およびIR反射光像ＺｓをＣＣＤ撮像素子で撮像する撮像ユニット30と、蛍光診断モードにおいては、蛍光収率演算値（Ｌｅ１）に基づいた色情報と、IR反射画像の画素値に基づいた輝度情報を作成し、両情報から蛍光診断画像データを生成してビデオ信号に変換して出力し、妨害因子影響度判定モードにおいては、規格化蛍光演算値（Ｌｅ２）に基づいた色情報と、IR反射画像の画素値に基づいた輝度情報を作成し、両情報から妨害因子影響度判定画像データを生成してビデオ信号に変換して出力する蛍光画像処理ユニット40と、各ユニットに接続され動作タイミングの制御を行うコントローラ60と、蛍光画像処理ユニット40から出力された蛍光診断画像データまたは妨害因子影響度判定画像データを可視画像として表示するモニタ70とから構成されている。なお、コントローラ60には入力部601 が接続されている。また、照明ユニット20、撮像ユニット30、蛍光画像処理ユニット40およびコントローラ60はプロセッサ部90を構成し、スコープ部10とプロセッサ部90およびプロセッサ部90とモニタ70は、それぞれ図示省略したコネクタにより、接離自在に接続されている。
【００４２】
スコープ部10は、内部に先端まで延びるライトガイド101 およびイメージファイバ103 を備えている。ライトガイド101 の先端部、即ちスコープ部10の先端部には、照明レンズ104 を備えている。また、イメージファイバ103 は多成分ガラスファイバであり、その先端部には集光レンズ105 を備えている。
【００４３】
ライトガイド101 は、励起光Ｌｅ１用のライトガイド102a、励起光Ｌｅ２用のライトガイド102bおよび参照光Ｌｓ用のライトガイド102cがバンドルされ、ケーブル状に一体化されており、各ライトガイドは、照明ユニット20へ接続されている。イメージファイバ103 の一端は、撮像ユニット30へ接続されている。
【００４４】
照明ユニット20は、蛍光像撮像用の波長４１０nmの励起光Ｌｅ１を発するGa-N系半導体レーザ201 および励起光源用電源202 、波長５００nmの励起光Ｌｅ２を発するGa-N系半導体レーザ204 、励起光源用電源205 、IR反射光像撮像用の近赤外光である参照光Ｌｓを発する半導体レーザである参照光源207 および参照光源用電源208 を備えている。
【００４５】
撮像ユニット30は、２種類の光学フィルタが組み合わされた切換励起光カットフィルタ301 と、該切換励起光カットフィルタ301 を回転させるフィルタ回転装置303 と、４種類の光学フィルタが組み合わされた切換フィルタ304 と、該切換フィルタ304 を回転させるフィルタ回転装置306 と、切換フィルタ304 を透過した蛍光像Ｚｊ１、Ｚｊ２またはIR反射光像Ｚｓを光学レンズ307 を通して撮像するＣＣＤ撮像素子308 とが備えられている。
【００４６】
切換励起光カットフィルタ301 は、図４に示すように、蛍光から励起光近傍の波長である４２０nm以下の波長帯域をカットする光学フィルタ302aと、５１０nm以下の波長帯域をカットする光学フィルタ302bとから構成されている。光学フィルタ302aは、蛍光診断モードにおいて、波長４１０nmの励起光Ｌｅ１が照射されている場合に使用される励起光カットフィルタであり、光学フィルタ302bは、妨害因子影響度判定モードにおいて、波長５００nmの励起光Ｌｅ２が照射されている場合に使用される励起光カットフィルタであり、蛍光診断モードが選択されている場合には、光路上に光学フィルタ302aが配置され、妨害因子影響度判定モードが選択されている場合には、光路上に光学フィルタ302bが配置されるように、フィルタ回転装置303 を介してコントローラ60に制御されている。
【００４７】
切換フィルタ304 は、図５に示すように、４３０nm〜７００nmの波長帯域を透過させる光学フィルタ305aと、５３０nm〜５７０nmの波長帯域を透過させる光学フィルタ305bと、５３０nm〜８００nmの波長帯域を透過させる光学フィルタ305cと、全波長帯域を透過させるフィルタ305dとから構成されている。光学フィルタ305aは、蛍光診断モードにおける広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）取得用の光学フィルタである。光学フィルタ305bは妨害因子影響度判定モードにおける狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）取得用の光学フィルタであり、光学フィルタ305cは妨害因子影響度判定モードにおける広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）取得用の光学フィルタである。光学フィルタ305dは、IR反射画像取得用の光学フィルタである。この切換フィルタ304 は、蛍光診断モードにおいて励起光Ｌｅ１が照射されている場合には、光路上に光学フィルタ305aが配置され、妨害因子影響度判定モードにおいて励起光Ｌｅ２が照射されている場合には、光路上に光学フィルタ305bおよび光学フィルタ305cが交互に配置され、参照光Ｌｓが照射されている場合には、光路上に光学フィルタ305dが配置されるように、フィルタ回転装置306 を介してコントローラ60に制御されている。
【００４８】
蛍光画像処理ユニット40は、ＣＣＤ撮像素子308 で撮像された信号のプロセス処理を行う信号処理回路401 、該信号処理回路401 で得られた画像信号をデジタル化するA/D 変換回路402 、蛍光像Ｚｊ１を撮像した広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）と、蛍光像Ｚｊ２を撮像した狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）および広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）と、IR反射光像Ｚｓを撮像したIR反射画像とを、異なる記憶領域に保存する画像メモリ403 と、蛍光診断モードにおいて、対応する画素毎に、画像メモリ403 に記憶された広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）の画素値をIR反射画像の画素値で除算して、第１の特徴量としての蛍光収率演算値（Ｌｅ１）を算出する第１の特徴量取得手段としての蛍光演算値算出部404と、蛍光収率演算値（Ｌｅ１）に基づいて色情報を割り当て、IR反射画像の画素値に基づいて輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して第１の蛍光診断情報である蛍光診断画像データを生成し、後述するビデオ信号処理回路409 へ出力する第１の蛍光診断情報生成手段としての蛍光診断画像生成部405 と、妨害因子影響度判定モードにおいて、対応する画素毎に、画像メモリ403 に記憶された狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）の画素値を、広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）の画素値で除算して、第２の特徴量としての規格化蛍光演算値（Ｌｅ２）を算出する第２の特徴量取得手段としての蛍光演算値算出部406と、予め複数の清浄な生体組織から取得された規格化蛍光演算値（Ｌｅ２）の平均値Ａｖ２および標準偏差Ｓｔ２を基準値として記憶する記憶部407と、規格化蛍光演算値（Ｌｅ２）と基準値とに基づいて、妨害因子影響度Ｂ１を算出し、この影響度Ｂ１に応じて色情報を割り当て、IR反射画像の画素値に基づいて輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して第２の蛍光診断情報である妨害因子影響度判定画像データを生成し、後述するビデオ信号処理回路409 へ出力する第２の蛍光診断情報生成手段としての妨害因子影響度判定画像生成部408 と、蛍光診断画像データまたは妨害因子影響度判定画像データをビデオ信号に変換してモニタ70へ出力するビデオ信号処理回路409 とを備えている。コントローラ60は、各部位に接続され、動作タイミングを制御している。
【００４９】
以下、本発明による蛍光内視鏡装置の動作について説明する。まず蛍光診断モードが選択された際の動作について説明する。蛍光像Ｚｊ１の撮像とIR反射光像の撮像とが時分割で行われる。各像を時分割で撮像するために、照明ユニット20からは、励起光Ｌｅ１および参照光Ｌｓが順次射出される。
【００５０】
蛍光像の撮像に際して、コントローラ60からの信号に基づき、励起光源用電源202 が駆動され、Ga-N系半導体レーザ201 から波長４１０nmの励起光Ｌｅ１が射出される。励起光Ｌｅ１は、レンズ203 を透過し、ライトガイド102aに入射され、スコープ部10先端まで導光された後、照明レンズ104 から観察部１へ照射される。
【００５１】
励起光Ｌｅ１を照射されることにより生じる観察部１からの蛍光像Ｚｊ１は、集光レンズ105 により集光され、イメージファイバ103 の先端に入射し、イメージファイバ103 を経て、レンズ309 により集光され、切換励起光カットフィルタ301 の光学フィルタ302aを透過し、４２０nm以下の波長がカットされる。さらに切換フィルタ304 の光学フィルタ305aを透過する。光学フィルタ305aは、４３０nm〜７００nmの光を透過させるバンドパスフィルタであり、光学フィルタ305aを透過した蛍光像は、４３０nm〜７００nmの波長帯域の蛍光像となる。
【００５２】
この蛍光像は、光学レンズ307 で集光され、ＣＣＤ撮像素子308 で受光され、光電変換された後、信号処理回路401 でプロセス処理を施され広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）として出力される。A/D 変換回路402 でデジタル化され、画像メモリ403 の広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）の記憶領域に保存される。
【００５３】
ほぼ同様の動作により、参照光源207 から射出された参照光Ｌｓの反射光からなる反射光像Ｚｓは、切換励起光カットフィルタ301 の光学フィルタ302aを透過し、さらに切換フィルタ304 の光学フィルタ305dを透過してＣＣＤ撮像素子308 で受光され、光電変換された後、信号処理回路401 でプロセス処理を施されIR反射画像として出力され、A/D 変換回路402 でデジタル化され、画像メモリ403 のIR反射画像の記憶領域に保存される。
【００５４】
画像メモリ403 へ、上記の広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）、IR反射画像が記憶されると、蛍光演算値算出部404 では、画素毎に、画像メモリ403 に記憶された広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）の画素値をIR反射画像の画素値により除算して蛍光収率演算値を算出し、この演算値に基づいて色情報を割り当てる。またIR反射画像の画素値に基づいて、輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して蛍光診断画像データを生成し、ビデオ信号処理回路409 へ出力する。ビデオ信号処理回路409 では、蛍光診断画像データをビデオ信号に変換し、モニタ70に出力する。モニタ70には、疑似カラー画像である蛍光診断画像が表示される。
【００５５】
なお、蛍光診断画像は、蛍光収率演算値に応じて表示色が変化し、IR反射画像の画素値に応じて輝度が変化する疑似カラーで表示されている。通常、清浄な正常組織から発せられた蛍光の蛍光収率演算値は大きく、清浄な病変組織から発せられた蛍光の蛍光収率演算値は小さいので、表示色の差異が明らかになるような疑似カラーを設定することにより、例えば蛍光収率演算値が大きい方から小さい方へ、順次緑色から赤色へ変化するように色情報を割り当てることにより、観察者は、蛍光収率演算値（Ｌｅ１）が大きい蛍光が発せられる組織、すなわち清浄な正常組織あるいは励起光Ｌｅ１を照射した場合に正常組織と類似した蛍光収率演算値を有する蛍光を発する妨害因子が付着している非清浄組織であるか、蛍光収率演算値（Ｌｅ１）が小さい蛍光が発せられる組織、すなわち清浄な病変組織あるいは励起光Ｌｅ１を照射した場合に病変組織と類似した蛍光収率演算値を有する蛍光を発する妨害因子が付着している非清浄組織であるかを容易に認識することができる。また、IR反射画像データの信号強度に応じて輝度が異なるため、観察部の凹凸や、距離感を備えた蛍光診断画像を表示することができる。
【００５６】
観察者は、この蛍光診断画像を観察しながら、スコープ部10を移動させる。蛍光診断画像に赤色で表示される部分が表れ、この赤色で表示される部位が、清浄な病変組織であるか、あるいは非清浄組織であるかが判断できない場合には、観察者は、入力装置601 を介する手動入力により妨害因子影響度判定モードに切り換える。
【００５７】
妨害因子影響度判定モードが選択されると、蛍光像Ｚｊ２の撮像とIR反射光像Ｚｓの撮像とが時分割で行われる。各像を時分割で撮像するために、照明ユニット20からは、励起光Ｌｅ２および参照光Ｌｓが順次射出される。
【００５８】
まず、Ga-N系半導体レーザ204 から波長５００nmの励起光Ｌｅ２が射出され、ライトガイド102bを介して観察部１へ照射される。観察部１の蛍光像Ｚｊ２は、イメージファイバ103 を経て、レンズ309 により集光され、切換励起光カットフィルタ301 の光学フィルタ302bを透過し、５１０nm以下の波長がカットされる。さらに切換フィルタ304 の光学フィルタ305bを透過する。光学フィルタ305bは、５３０nm〜５７０nmの光を透過させるバンドパスフィルタであり、光学フィルタ305bを透過した蛍光像は、５３０nm〜５７０nmの波長帯域の蛍光像となる。
【００５９】
この蛍光像は、光学レンズ307 で集光され、ＣＣＤ撮像素子308 で受光され、光電変換された後、信号処理回路401 でプロセス処理を施され狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）として出力され、A/D 変換回路432 でデジタル化され、画像メモリ403 の狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）の記憶領域に保存される。
【００６０】
次に、引き続きGa-N系半導体レーザ204 から波長５００nmの励起光Ｌｅ２が射出され、ライトガイド102bを介して観察部１へ照射される。観察部１の蛍光像Ｚｊ２は、イメージファイバ103 を経て、レンズ309 により集光され、切換励起光カットフィルタ301 の光学フィルタ302bを透過し、５１０nm以下の波長がカットされる。さらに切換フィルタ304 の光学フィルタ305cを透過する。光学フィルタ305cは、５３０nm〜８００nmの光を透過させるバンドパスフィルタであり、光学フィルタ305cを透過した蛍光像は、５３０nm〜８００nmの波長帯域の蛍光像となる。
【００６１】
この蛍光像は、光学レンズ307 で集光され、ＣＣＤ撮像素子308 で受光され、光電変換された後、信号処理回路401 でプロセス処理を施され広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）として出力され、A/D 変換回路432 でデジタル化され、画像メモリ403 の広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）の記憶領域に保存される。
【００６２】
さらに、蛍光診断モードと同様に、参照光源207 から射出された参照光Ｌｓの反射光からなる反射光像Ｚｓは、切換励起光カットフィルタ301 の光学フィルタ302aを透過し、さらに切換フィルタ304 の光学フィルタ305dを透過してＣＣＤ撮像素子308 で受光され、光電変換された後、信号処理回路401 でプロセス処理を施されIR反射画像として出力され、A/D 変換回路402 でデジタル化され、画像メモリ403 のIR反射画像の記憶領域に保存される。
【００６３】
画像メモリ403 へ、上記の狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）、広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）およびIR反射画像が記憶されると、蛍光演算値算出部406 では、画素毎に、画像メモリ403 に記憶された狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）の画素値を広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）の画素値で除算して規格化蛍光演算値（Ｌｅ２）を算出する。続いて、妨害因子影響度判定画像生成部408 では、各画素毎に、規格化蛍光演算値（Ｌｅ２）の値ＮＦ２と、記憶部407 に記憶されている清浄な生体組織から取得した規格化蛍光演算値（Ｌｅ２）の平均値Ａｖ２および標準偏差Ｓｔ２とから次式を用いて、妨害因子影響度Ｂ１を算出する。
【００６４】
Ｂ１＝｛（ＮＦ２−Ａｖ２）／Ｓｔ２｝２
さらに、このＢ１の値に応じて色情報を割り当てる。この際には、例えば影響度Ｂ１の値が小さい方から大きい方へ、白色からマゼンダへ順次色が変化するように色情報を割り当てる。またIR反射画像の画素値に基づいて、輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して妨害因子影響度判定画像データを生成し、ビデオ信号処理回路409 へ出力する。ビデオ信号処理回路409 では、妨害因子影響度判定画像データをビデオ信号に変換し、モニタ70に出力する。モニタ70には、疑似カラー画像である妨害因子影響度判定画像が表示される。
【００６５】
観察者は、この妨害因子影響度判定画像を観察することにより、妨害因子の影響を強く受けている部位を識別することができる。また、蛍光診断画像において、赤色で表示されている部位が、妨害因子影響度判定画像において白色で表示されていれば、その部位は清浄な病変組織であると識別することができる。また蛍光診断画像において、赤色で表示されている部位が、妨害因子影響度判定画像においてマゼンダで表示されていれば、その部位は非清浄組織であると識別することができる。
【００６６】
以上の説明であきらかなように、観察者は、蛍光診断モードによる蛍光診断画像を観察していて、観察部位が、清浄な病変組織であるか非清浄組織であるかを判断できない場合には、妨害因子影響度判定モードに切り換えて、妨害因子影響度判定画像を観察することにより、被測定部が清浄な病変組織であるか非清浄組織であるかを識別することができるので、非清浄組織と清浄な病変組織との誤識別が低減し、組織性状の識別精度が向上する。
【００６７】
なお、本実施の形態においては、励起光Ｌｅ１としては波長４１０nmの励起光を用い、励起光Ｌｅ２としては波長５００nmの励起光を用いたがこれに限定されるものではない。励起光Ｌｅ１の波長は、励起光Ｌｅ１を組織性状が異なる清浄な被測定部へ照射した場合には、それぞれの清浄な被測定部から発せられる蛍光から取得した蛍光収率演算値が異なる波長であればよく、また励起光Ｌｅ２の波長は、励起光Ｌｅ２を清浄な被測定部と非清浄な被測定部に照射した場合には、それぞれの被測定部から発せられる蛍光から取得した規格化蛍光演算値が異なる波長であればよい。例えば励起光Ｌｅ２としては、３６０nmの波長の光を用いることもできる。
【００６８】
次に、本発明による蛍光診断情報生成方法および装置を適用した第２の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説明する。図６は本蛍光内視鏡装置の概略構成図であり、図７は本蛍光内視鏡装置に搭載されるモザイクフィルタの模式図である。
【００６９】
この蛍光内視鏡装置は、観察部１に波長４１０nmの励起光Ｌｅ１を照射して、観察部１から発せられた蛍光から取得した規格化蛍光演算値（以下規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）と記載）と、観察部１に波長３６０nmの励起光Ｌｅ３を照射して、観察部１から発せられた蛍光から取得した規格化蛍光演算値（以下規格化蛍光演算値（Ｌｅ３）と記載）に基づいて観察部１の各被測定部２が清浄組織であるか非清浄組織であるかを判定した清浄・非清浄判定結果とに基づいて色情報を作成し、近赤外光である参照光Ｌｓを照射された観察部１の反射光からIR反射画像を取得し、IR反射画像の画素値に基づいて輝度情報を作成し、両情報を合成した疑似カラー画像である非清浄組織判定・蛍光診断画像をモニタ70に表示するものである。
【００７０】
本発明の第２の実施の形態にかかる蛍光内視鏡装置は、患者の病巣と疑われる部位に挿入されるスコープ部11と、IR反射光像撮像用の参照光Ｌｓおよび蛍光像撮像用の励起光Ｌｅ１およびＬｅ３を発する光源を備える照明ユニット21と、規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）と、規格化蛍光演算値（Ｌｅ３）から求めた清浄・非清浄判定結果とに基づいて色情報を作成し、IR反射画像の画素値に基づいて輝度情報を求め、両画像情報から非清浄組織判定・蛍光診断画像データを生成して、ビデオ信号に変換して出力する蛍光画像処理ユニット41と、各ユニットに接続され動作タイミングの制御を行うコントローラ61と、非清浄組織判定・蛍光診断画像を可視画像として表示するモニタ70とから構成されている。
【００７１】
なお照明ユニット21、蛍光画像処理ユニット41およびコントローラ61はプロセッサ部91を構成し、スコープ部11とプロセッサ部91およびプロセッサ部91とモニタ70は、それぞれ図示省略したコネクタにより、接離自在に接続されている。
【００７２】
スコープ部11は、内部に先端まで延びるライトガイド111 およびＣＣＤケーブル113 を備えている。ライトガイド111 およびＣＣＤケーブル113 の先端部、即ちスコープ部11の先端部には、照明レンズ104 および対物レンズ114 を備えている。ＣＣＤケーブル113 の先端部には、微少な帯域フィルタがモザイク状に組み合わされたモザイクフィルタ115 がオンチップされたＣＣＤ撮像素子117 が接続され、該ＣＣＤ撮像素子117 には、プリズム118 が取り付けられている。また、プリズム118 と対物レンズ114 の間には、波長４２０nm以下の波長の光をカットする励起光カットフィルタ119 が取り付けられている。
【００７３】
ライトガイド111 は、励起光Ｌｅ１用のライトガイド112a、励起光Ｌｅ３用のライトガイド112bおよび参照光用のライトガイド112cがバンドルされ、ケーブル状に一体化されており、各ライトガイドは、照明ユニット21へ接続されている。ＣＣＤケーブル113 の一端は、蛍光画像処理ユニット41へ接続されている。
【００７４】
モザイクフィルタ115 は、図７に示すように、４３０nm〜５３０nmの波長帯域の光を透過させるバンドパスフィルタである微少な光学フィルタ116aと、４３０nm〜４９０nmの波長帯域の光を透過させるバンドパスフィルタである微少な光学フィルタ116bと、４３０nm〜７００nmの波長帯域の光を透過させるバンドパスフィルタである微少な光学フィルタ116cと、全波長帯域の光を透過させる光学フィルタ116dが組み合わされ、各帯域フィルタはＣＣＤ撮像素子117 の画素に一対一で対応している。なお、光学フィルタ116aは、励起光Ｌｅ１が照射された際の狭帯域蛍光画像データ撮像用の光学フィルタであり、光学フィルタ116bは励起光Ｌｅ３が照射された際の狭帯域蛍光画像データ取得用の光学フィルタであり、光学フィルタ116cは励起光Ｌｅ１および励起光Ｌｅ３が照射された際の広帯域蛍光画像データ取得用の光学フィルタであり、光学フィルタ116dはIR反射画像取得用の光学フィルタである。
【００７５】
照明ユニット21は、波長４１０nmの励起光Ｌｅ１を発するGa-N系半導体レーザ201 および半導体レーザ用電源202 と、波長３６０nmの励起光Ｌｅ3を発するGa-N系半導体レーザ211 および励起光源用電源212 と、参照光Ｌｓを発する参照光源207 および参照光源用電源208 とを備えている。
【００７６】
蛍光画像処理ユニット41は、ＣＣＤ撮像素子117 で撮像された画像データのプロセス処理を行う信号処理回路401 、該信号処理回路401 から出力された画像データをデジタル化するA/D 変換回路402 、デジタル化された画像データを、励起光Ｌｅ１が照射された際にモザイクフィルタ115 の光学フィルタ116aと対応する画素で受光した画像データからなる狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）および光学フィルタ116cと対応する画素で受光した画像データからなる広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）と、励起光Ｌｅ３が照射された際にモザイクフィルタ115 の光学フィルタ116bと対応する画素で受光した画像データからなる狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ３）および光学フィルタ116cと対応する画素で受光した画像データからなる広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ３）と、参照光Ｌｓが照射された際に光学フィルタ116dと対応する画素で受光した画像データからなるIR反射画像とを異なる記憶領域に保存する画像メモリ411 と、画像メモリ411 に記憶された隣接する画素に記憶された狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）の画素値を広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）の画素値で除算した規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）を算出する第１の特徴量取得手段としての蛍光演算値算出部412 と、画像メモリ411 に記憶された隣接する画素に記憶された狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ３）の画素値を広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ３）の画素値で除算した規格化蛍光演算値（Ｌｅ３）を算出する第２の特徴量取得手段としての蛍光演算値算出部413 と、予め複数の清浄な生体組織から取得された規格化蛍光演算値（Ｌｅ３）の平均値Ａｖ３および標準偏差Ｓｔ３を基準値として記憶している記憶部414 と、各画素毎に、蛍光演算値算出部412 で算出された規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）と、蛍光演算値算出部413 で算出された規格化蛍光演算値（Ｌｅ３）と記憶部408 に記憶されている基準値とに基づいて判定された清浄・非清浄判定結果に基づいて色情報を作成し、また画像メモリ411 に記憶されているIR反射画像の画素値に基づいて輝度情報を作成し、両情報を合成して清浄・非清浄判定蛍光診断画像データを生成して出力する蛍光診断情報生成手段としての蛍光診断画像生成部415 と、該蛍光診断画像生成部415 から出力された清浄・非清浄判定蛍光診断画像データをビデオ信号へ変換してモニタ70に出力するビデオ信号処理回路409 とを備えている。なお、コントローラ61は、各ユニットに接続され、動作タイミングを制御している。
【００７７】
以下、本発明による蛍光内視鏡装置の動作について説明する。励起光Ｌｅ１の照射と励起光Ｌｅ1により発せられた蛍光像Ｚｊ１の撮像と、励起光Ｌｅ３の照射と励起光Ｌｅ３により発せられた蛍光像Ｚｊ３の撮像と、参照光Ｌｓの照射とIR反射光像Ｚｓの撮像とが時分割で行われる。
【００７８】
まず、コントローラ61からの信号に基づき、励起光源用電源202 が駆動され、Ga-N系半導体レーザ201 から波長４１０nmの励起光Ｌｅ１が射出される。励起光Ｌｅ１は、レンズ203 を透過し、ライトガイド112aに入射され、スコープ部11先端まで導光された後、照明レンズ104 から観察部１へ照射される。
【００７９】
励起光Ｌｅ１を照射されることにより生じる観察部１からの蛍光は、集光レンズ114 により集光され、励起光カットフィルタ119 により４２０nm以下の波長帯域に光がカットされ、プリズム118 に反射して、モザイクフィルタ115 を透過して、ＣＣＤ撮像素子117 上に蛍光像Ｚｊ１として結像される。この際励起光Ｌｅ１の反射光は、励起光カットフィルタ119 によりカットされるため、ＣＣＤ撮像素子117 に入射することはない。ＣＣＤ撮像素子117 では、蛍光像Ｚｊ１が受光されて、光電変換され、光の強弱に応じた画像信号に変換されて出力される。
【００８０】
ＣＣＤ撮像素子117 から出力された信号は、蛍光画像処理ユニット41の信号処理回路401 で、プロセス処理を施され、A/D 変換回路402 でデジタル信号に変換されて、光学フィルタ116aを透過した狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）と光学フィルタ116cを透過した広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）に分けて、画像メモリ411 へ記憶される。
【００８１】
次に、コントローラ61からの信号に基づき、励起光源用電源212 が駆動され、Ga-N系半導体レーザ211 から波長３６０nmの励起光Ｌｅ３が射出される。励起光Ｌｅ３は、レンズ213 を透過し、ライトガイド112bに入射され、スコープ部11先端まで導光された後、照明レンズ104 から観察部１へ照射される。
【００８２】
励起光Ｌｅ３を照射されることにより生じる観察部１からの蛍光は、モザイクフィルタ115 を透過して、ＣＣＤ撮像素子117 上に蛍光像Ｚｊ３として結像される。ＣＣＤ撮像素子117 では、蛍光像Ｚｊ３が受光されて、光電変換され、光の強弱に応じた画像信号に変換されて出力される。ＣＣＤ撮像素子117 から出力された信号は、信号処理回路401 でプロセス処理を施され、A/D 変換回路402 でデジタル信号に変換されて、光学フィルタ116bを透過した狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ３）と光学フィルタ116cを透過した広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ３）に分けて、画像メモリ411 の記憶領域へ記憶される。
【００８３】
次に参照光ＬｓのIR反射光像Ｚｓを撮像する際の動作を説明する。コントローラ61からの信号に基づき、参照光源用電源208 が駆動され、参照光源207 から近赤外光である参照光Ｌｓが射出される。参照光Ｌｓは、レンズ209 を透過し、ライトガイド112cに入射され、スコープ部11の先端まで導光された後、照明レンズ104 から観察部１へ照射される。
【００８４】
観察部１で反射された参照光Ｌｓの反射光は、集光レンズ114 により集光され、プリズム118 に反射して、モザイクフィルタ115 を透過して、ＣＣＤ撮像素子117 上にIR反射光像Ｚｓとして結像される。ＣＣＤ撮像素子117 では、IR反射像Ｚｓが受光されて光電変換され、光の強弱に応じた画像信号に変換されて出力される。ＣＣＤ撮像素子117 から出力された信号は、信号処理回路401 で、プロセス処理を施されて出力され、A/D 変換回路402 でデジタル信号に変換されて、光学フィルタ116dを透過した画像データのみが、画像メモリ411 へIR反射画像として記憶される。
【００８５】
画像メモリ411 へ狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）と、広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）と、狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）と、広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ２）と、IR反射画像とが記憶されると、蛍光演算値算出部412 ではまず、隣合う画素毎に、画像メモリ411 に記憶された狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）の画素値を広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）の画素値で除算して規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）を算出する。また、蛍光演算値算出部413 では、隣合う画素毎に、画像メモリ411 に記憶された狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ３）の画素値を広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ３）の画素値で除算して規格化蛍光演算値（Ｌｅ３）を算出する。
【００８６】
蛍光診断画像生成部415 では、まず規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）に基づいて、色情報を割り当てる。通常、正常組織から発せられた蛍光の規格化蛍光演算値は大きく、病変組織から発せられた蛍光の規格化蛍光演算値は小さいので、表示色の差異が明らかになるような疑似カラーを設定することにより、例えば規格化蛍光演算値が大きい方から小さい方へ、順次緑色から赤色へ変化するように色情報を割り当てることにより、観察者は正常組織と病変組織とを識別することができる。
【００８７】
さらに、各画素ごとに、規格化蛍光演算値（Ｌｅ３）の値ＮＦ３と、記憶部414 に記憶されている清浄組織から取得された規格化蛍光演算値（Ｌｅ３）の平均値Ａｖ３および標準偏差Ｓｔ３とに基づいて、被測定部２が清浄組織であるか非清浄組織であるかを判定し、非清浄組織であれば、この判定結果に基づいて色情報を割り当てる。具体的には、値ＮＦ３が次式を満たせば、その被測定部２は清浄組織である判定する。
【００８８】
Ａｖ３−Ｓｔ３＜ＮＦ３＜Ａｖ３＋Ｓｔ３
また、値ＮＦ３が、上式をみたさない場合には、その被測定部２は非清浄組織であると判定し、色情報として緑色から赤色へ変化する順次色ではなく、マゼンダを割り当てる。
【００８９】
また、画像メモリ411 に記憶されているIR反射画像の画素値に基づいて輝度情報を作成し、色情報と輝度情報を合成して清浄・非清浄判定蛍光診断画像を生成してビデオ信号処理回路409 へ出力する。ビデオ信号処理回路409 では、清浄・非清浄判定蛍光診断画像データをビデオ信号に変換し、モニタ70に出力する。モニタ70には、疑似カラー画像である清浄・非清浄判定蛍光診断画像が表示される以上の説明であきらかなように、観察者は、清浄・非清浄判定蛍光診断画像を観察することにより、観察部位が、清浄組織であるか非清浄組織であるかを識別することができ、また、清浄組織であればその順次緑色から赤色に変化する色から、正常組織であるか病変組織であるかを識別することができるので、非清浄組織と清浄な病変組織との誤識別が低減し、組織性状の識別精度が向上する。
【００９０】
次に本発明による蛍光診断情報生成方法および装置を適用した第３の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説明する。その構成は図６に示す第２の具体的な実施の形態とほぼ同様であるため、異なる要素のみ、図６内に要素番号を記載する。なお、第２の実施の形態と同等の要素についての説明は、特に必要のない限り省略する。
【００９１】
この蛍光内視鏡装置は、清浄・非清浄判定蛍光診断画像を生成する際に、規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）が所定値以上であり、かつ規格化蛍光演算値（Ｌｅ３）が所定範囲外である画素には白色を割り当て、規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）が所定値以上であり、かつ規格化蛍光演算値（Ｌｅ３）が所定範囲内である画素には緑色を割り当て、規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）が所定値より小さくかつ規格化蛍光演算値（Ｌｅ３）が所定範囲内である画素には赤色を割り当て、規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）が所定値より小さくかつ規格化蛍光演算値（Ｌｅ３）が所定範囲外である画素にはマゼンダを割り当てて、色情報を作成し、近赤外光である参照光Ｌｓを照射された観察部１の反射光からIR反射画像を取得し、IR反射画像の画素値に基づいて輝度情報を作成し、両画像情報を合成して清浄・非清浄判定蛍光診断画像データを生成して、清浄・非清浄判定蛍光診断画像をモニタ70上に表示するものである。
【００９２】
蛍光画像処理ユニット42は、信号処理回路401 、A/D 変換回路402 、画像メモリ411 と、規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）を算出する蛍光演算値算出部412 と、規格化蛍光演算値（Ｌｅ３）を算出する蛍光演算値算出部413 と、予め複数の清浄な正常組織から取得した規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）と、複数の清浄な病変組織から取得した規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）に基づいて設定された閾値Ｓ１と、予め複数の清浄な生体組織から取得された規格化蛍光演算値（Ｌｅ３）の平均値Ａｖ３および標準偏差Ｓｔ３とを記憶している記憶部421 と、各画素毎に、蛍光演算値算出部412 で算出された規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）と、蛍光演算値算出部413 で算出された規格化蛍光演算値（Ｌｅ３）と、記憶部421 に記憶されている閾値Ｓ１、平均値Ａｖ３および標準偏差Ｓｔ３とに基づいて、色情報を作成し、また画像メモリ411 に記憶されているIR反射画像の画素値に基づいて輝度情報を作成し、両情報を合成して清浄・非清浄判定蛍光診断画像データを生成して出力する蛍光診断情報生成手段としての蛍光診断画像生成部422 と、ビデオ信号処理回路409 とを備えている。
【００９３】
蛍光診断画像生成部422 では、規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）および規格化蛍光演算値（Ｌｅ３）が算出されると、各画素毎に規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）の値ＮＦ１が、しきい値Ｓ１以上であるか否かを判定する。次に、その画素の規格化蛍光演算値（Ｌｅ３）の値ＮＦ３と、記憶部421 に記憶されている清浄組織から取得された規格化蛍光演算値（Ｌｅ３）の平均値Ａｖ３および標準偏差Ｓｔ３とに基づいて、被測定部２が清浄組織であるか非清浄組織であるかを判定する。具体的には、値ＮＦ３が次式を満たせば、その被測定部２は清浄組織である判定する。
【００９４】
Ａｖ３−Ｓｔ３＜ＮＦ３＜Ａｖ３＋Ｓｔ３
なお、蛍光診断画像生成部422 は、発明の蛍光診断情報生成手段および判定手段を兼ねるものである。
【００９５】
値ＮＦ１がしきい値Ｓ１以上であり、値ＮＦ３が上式を満たさない場合には、その画素に白色を割り当て、また値ＮＦ１がしきい値Ｓ１以上であり、値ＮＦ３が上式を満たす場合には、その画素に緑色を割り当て、値ＮＦ１がしきい値Ｓ１より小さく、値ＮＦ３が上式を満たす場合には、その画素に赤色を割り当て、値ＮＦ１がしきい値Ｓ１より小さく、値ＮＦ３が上式を満たさない場合には、その画素にマゼンダを割り当てて、色情報を作成する。またIR反射画像の画素値に基づいて輝度情報を作成して両画像情報を合成した清浄・非清浄判定蛍光診断画像情報を生成してビデオ信号処理回路409 へ出力する。ビデオ信号処理回路409 では、清浄・非清浄判定蛍光診断画像データをビデオ信号に変換し、モニタ70に出力する。モニタ70には、疑似カラー画像である清浄・非清浄判定蛍光診断画像が表示される。
【００９６】
以上の説明であきらかなように、観察者は、清浄・非清浄判定蛍光診断画像を観察することにより、被測定部２が、緑色で表示される清浄な正常組織であるか、赤色で表示される清浄な病変組織であるか、白色で表示される励起光Ｌｅ１を照射した場合に正常組織と類似したスペクトル形状を有する蛍光を発する妨害因子が付着している非清浄組織であるか、励起光Ｌｅ１を照射した場合に病変組織と類似したスペクトル形状を有する蛍光を発する妨害因子が付着している非清浄組織であるかを識別することができるので、非清浄組織と清浄な病変組織との誤識別が低減し、組織性状の識別精度が向上する。
【００９７】
また、被測定部２が、清浄な正常組織であるか、清浄な病変組織であるか、励起光Ｌｅ１を照射した場合に正常組織と類似したスペクトル形状を有する蛍光を発する妨害因子が付着している非清浄組織であるか、あるいは励起光Ｌｅ１を照射した場合に病変組織と類似したスペクトル形状を有する蛍光を発する妨害因子が付着している非清浄組織であるかを判定し、その判定結果を異なる色により表示しているため、容易に判定結果を認識することができる。
【００９８】
なお、上記各実施の形態における蛍光内視鏡装置においては、蛍光診断画像のみを表示する構成としたが、ＲＧＢ面順次光を照射して撮像する通常のカラー画像を取得して、表示する構成を備えてもよい。
【００９９】
また、上記第２および第３の実施の形態における蛍光内視鏡装置においては、非清浄組織と判定された被測定部２に対して、色情報として白色あるいはマゼンダ等の単一色を割り当てたが、これに限定されるものではなく、例えば第１の実施例で用いた妨害因子影響度Ｂ１と同様に妨害因子影響度Ｂ２を次式より算出し、この値に応じた順次色を用いて、階調色表示を行ってもよい。
【０１００】
Ｂ２＝｛（ＮＦ３−Ａｖ３）／Ｓｔ３｝２
また、モザイクフィルタ115 としては、４３０nm〜５３０nmの波長帯域の光を透過させる光学フィルタ116aと、４３０nm〜４９０nmの波長帯域の光を透過させる光学フィルタ116bと、４３０nm〜７００nmの波長帯域の光を透過させる光学フィルタ116cと、全波長帯域の光を透過させる光学フィルタ116dとが組み合わされるものを用いたが、４３０nm〜５３０nmの波長帯域の光を透過させる光学フィルタにより、４３０nm〜４９０nmの波長帯域の光を透過させる光学フィルタを兼用し、全波長帯域の光を透過させる光学フィルタにより４３０nm〜７００nmの波長帯域の光を透過させる光学フィルタを兼用してもよい。この場合には、２種類の光学フィルタを組み合わせることにより、モザイクフィルタを構成することができ、解像度の向上あるいは検出光量の増加が可能となる。
【０１０１】
また、清浄な病変組織を、マークをつけて表示するマーカ表示、あるいは点滅させて表示する点滅表示により表示してもよく、一層清浄な病変組織の識別が容易となる。同様に、非清浄組織を、マーカ表示あるいは点滅表示により表示してもよく、一層非清浄組織の識別が容易となる。また、非清浄組織をモニタ上に表示しないようにしてもよく、この場合には清浄組織のみを観察することができる。あるいは、また、非清浄組織のみをモニタ上に表示してもよく、この場合には非清浄組織のみを観察することができる。
【０１０２】
さらに、上記第１〜第３の実施の形態においては、算出した妨害因子影響度に基づいて、算出した蛍光収率演算値（Ｌｅ１）または規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）を、清浄な組織から得られるであろう値に補正し、その補正された蛍光収率演算値（Ｌｅ１）または規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）に基づいて色情報を割り当てて、蛍光診断画像を生成して出力してもよい。例えば第３の実施形態であれば、規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）に（１＋Ｂ２・α）を乗算し（但しαは、補正の度合いを調整する係数であり、０＜α≦１である）、この値に基づいて色情報を割り当てて蛍光診断画像を生成すればよい。
【０１０３】
次に図８〜図１１を参照して、本発明による蛍光診断情報生成方法および装置を適用した第４の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説明する。図８は蛍光内視鏡装置の概略構成図であり、図９は本蛍光内視鏡装置に搭載されるモザイクフィルタの模式図である。図１０および図１１は本蛍光内視鏡装置に搭載される切換フィルタの模式図である。
【０１０４】
この蛍光内視鏡装置は、通常のカラー画像である通常画像をモニタ70に表示する通常画像モード、観察部１に波長４１０nmの励起光Ｌｅ１を照射して、観察部１から発せられた蛍光の規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）に基づいて色を割り当てた疑似カラー画像である蛍光診断画像をモニタ70に表示する蛍光診断画像モード、または石英ファイバ53を介して被測定部２に波長３６０nmの励起光Ｌｅ３を照射して、これにより生じた蛍光を石英ファイバにより検出し、被測定部２から発せられた蛍光の規格化蛍光強度（以下規格化蛍光強度（Ｌｅ３）と記載）に基づいて、被測定部２の妨害因子影響度を算出して、蛍光診断情報としてモニタ70に表示する妨害因子影響度測定モードにおいて動作するものである。３つのモードの切り替えは、入力部631からの入力操作により行われる。
【０１０５】
通常画像モードにおいては、面順次光（Ｒ光Ｌｒ、Ｇ光Ｌｇ、Ｂ光Ｌｂ）を照射された観察部１の反射光による通常像をスコープ部13の先端に設けられたＣＣＤ撮像素子117 により撮像して、通常のカラー信号処理により作成した通常画像をモニタ70上に表示する。
【０１０６】
蛍光診断画像モードにおいては、波長４１０nmの励起光Ｌｅ１が照射された観察部１から発せられた蛍光から波長帯域４３０nm〜５３０nmの狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）と、波長帯域４３０nm〜７００nmの広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）とを取得し、近赤外光である参照光Ｌｓを照射された観察部１の反射光からIR反射画像を取得し、狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）の画素値を広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）の画素値で除算した規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）を求め、該規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）に基づいて色情報を作成し、IR反射画像の画素値に基づいて輝度情報を作成し、両画像情報を合成した蛍光診断画像をモニタ70上に表示するものである。
【０１０７】
妨害因子影響度測定モードにおいては、波長３６０nmの励起光Ｌｅ３が照射された被測定部２から発せられた蛍光から波長帯域４３０nm〜４９０nmの狭帯域蛍光強度Ｆ１と、波長帯域４３０nm〜７００nmの広帯域蛍光強度Ｆ２とを取得し、狭帯域蛍光強度Ｆ１を広帯域蛍光強度Ｆ２で除算した規格化蛍光強度Ｆ１／Ｆ２を求め、この規格化蛍光強度Ｆ１／Ｆ２と予め記憶部519 に記憶されている基準値に基づいて、被測定部２の妨害因子影響度Ｂ３を算出し、出力するものである。
【０１０８】
本発明の実施形態である蛍光内視鏡装置は、図８に示すように、患者の病巣と疑われる部位に挿入されるスコープ部13、蛍光強度取得用の波長３６０nmの励起光Ｌｅ３を射出する光源と、蛍光像撮像用の波長４１０nmの励起光Ｌｅ１を射出する光源と、IR反射光像撮像用の参照光Ｌｓを射出する光源と、通常像撮像用の照明光である面順次光（Ｒ光Ｌｒ、Ｇ光ＬｇおよびＢ光Ｌｂ）を射出する光源とを備える照明ユニット23、通常画像データを生成して出力する通常画像処理ユニット33、狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）および広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）から規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）を算出し、該規格化蛍光演算値およびIR反射画像の画素値に基づいて第１の蛍光診断情報としの蛍光診断画像データを生成して出力する蛍光画像処理ユニット43、励起光Ｌｅ３と測定した蛍光の光路を分ける光路分離ユニット50、励起光Ｌｅ３により被測定部２から生じた蛍光を受光し、規格化蛍光強度Ｆ１／Ｆ２を算出し、予め記憶されている基準値と、算出した規格化蛍光強度Ｆ１／Ｆ２に基づいて、第２の蛍光診断情報としての妨害因子影響度Ｂ３を算出して出力する第２の蛍光診断情報生成手段としての妨害因子影響度算出ユニット51、各ユニットに接続され、動作タイミングの制御を行うコントローラ63、該コントローラ63に接続される入力装置631、モニタ70、励起光Ｌｅ３および励起光Ｌｅ３を照射された被測定部２から発せられる蛍光を導光する石英ファイバ53から構成されている。
【０１０９】
なお照明ユニット23、通常画像処理ユニット33、蛍光画像処理ユニット43、光路分離ユニット50、妨害因子影響度算出ユニット51およびコントローラ63はプロセッサ部93を構成し、スコープ部13とプロセッサ部93、石英ファイバ53とプロセッサ部93およびプロセッサ部93とモニタ70は、それぞれ図示省略したコネクタにより、接離自在に接続されている。
【０１１０】
スコープ部13は、内部に先端まで延びるライトガイド131 、ＣＣＤケーブル133 および石英ファイバ53が貫通している鉗子口134 を備えている。ライトガイド131 およびＣＣＤケーブル133 の先端部、即ちスコープ部13の先端部には、照明レンズ104 および対物レンズ114 を備えている。ＣＣＤケーブル133 の先端部には、微少な帯域フィルタがモザイク状に組み合わされたモザイクフィルタ135 がオンチップされたＣＣＤ撮像素子117 が接続され、該ＣＣＤ撮像素子117 には、プリズム118 が取り付けられている。また、プリズム118 と対物レンズ114 の間には、波長４２０nm以下の波長の光をカットする励起光カットフィルタ119 が取り付けられている。
【０１１１】
ライトガイド131 は、励起光Ｌｅ１用のライトガイド132a、参照光Ｌｓ用のライトガイド132bおよび面順次光用のライトガイド132cがバンドルされ、ケーブル状に一体化されており、各ライトガイドは、照明ユニット23へ接続されている。
【０１１２】
モザイクフィルタ135 は、図９に示すように、４３０nm〜５３０nmの波長帯域の光を透過させるバンドパスフィルタである微少な光学フィルタ136aと、４３０nm〜７００nmの波長帯域の光を透過させるバンドパスフィルタである微少な光学フィルタ136bと、全波長帯域の光を透過させる光学フィルタ136cが組み合わされ、各帯域フィルタはＣＣＤ撮像素子117 の画素に一対一で対応している。なお、光学フィルタ136aは、励起光Ｌｅ１が照射された際の狭帯域蛍光画像データ取得用の光学フィルタであり、光学フィルタ136bは励起光Ｌｅ１が照射された際の広帯域蛍光画像データ取得用の光学フィルタであり、光学フィルタ136cは通常像およびIR反射画像取得用の光学フィルタである。
【０１１３】
照明ユニット23は、蛍光像撮像用の波長４１０nmの励起光Ｌｅ１を発するGa-N系半導体レーザ201 および励起光源用電源202 と、波長３６０nmの励起光Ｌｅ３を発するGa-N系半導体レーザ211 および励起光源用電源212 と、参照光Ｌｓを発する参照光源207 および参照光源用電源208 と、白色光を射出する白色光源231 、白色光源用電源232 、白色光をＲ光Ｌｒ、Ｇ光ＬｇおよびＢ光Ｌｂに、順次色分解するための切換フィルタ234 および切換フィルタ234 を回転させるフィルタ回転部236 とを備えている。
【０１１４】
上記切換フィルタ234 は、図１０に示すように、Ｒ光Ｌｒを透過するＲフィルタ235a、Ｇ光Ｌｇを透過するＧフィルタ235b、Ｂ光Ｌｂを透過するＢフィルタ235cとから構成されている。
【０１１５】
通常画像処理ユニット33は、Ｒ光Ｌｒ、Ｇ光ＬｇまたはＢ光Ｌｂが照射された時に、モザイクフィルタ135 の光学フィルタ136cと対応する画素で受光した画像データにプロセス処理を施す信号処理回路331 、該信号処理回路331 から出力された画像データをデジタル化するA/D 変換回路332 、デジタル化された画像データを各色毎の画像（Ｒ画像、Ｇ画像およびＢ画像）として保存する画像メモリ333 、該画像メモリに保存された各色毎の画像から通常画像データを生成する通常画像生成部334 、通常画像生成部334 から出力された通常画像データをビデオ信号に変換して出力するビデオ信号処理回路335 を備えている。
【０１１６】
蛍光画像処理ユニット43は、励起光Ｌｅ１または参照光Ｌｓが照射された時に、ＣＣＤ撮像素子117 で撮像された信号のプロセス処理を行う信号処理回路401 、該信号処理回路401 で得られた画像データをデジタル化するA/D 変換回路402 、蛍光像Ｚｊ１を撮像した狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）と広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）と、IR反射光像Ｚｓを撮像したIR反射画像とを、異なる記憶領域に保存する画像メモリ431 と、対応する画素毎に、画像メモリ431 に記憶された狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）の画素値を広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）の画素値で除算して、第１の特徴量としての規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）を算出する第１の特徴量取得手段としての蛍光演算値算出部432 と、規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）に基づいて色情報を割り当て、IR反射画像の画素値に基づいて輝度情報を割り当て、色情報および輝度情報を合成して第１の蛍光診断情報である蛍光診断画像データを生成して出力する蛍光診断画像生成部433 と、蛍光診断画像データをビデオ信号へ変換してモニタ70へ出力するビデオ信号処理回路434 とを備えている。
【０１１７】
光路分離部50はGa-N系半導体レーザ213 から出力される励起光Ｌｅ３を石英ファイバ53へ入射させ、また逆に石英ファイバ53を通ってくる蛍光を妨害因子影響度算出ユニット51へ透過させるダイクロイックミラー501 を備える。
【０１１８】
妨害因子影響度算出ユニット51は、石英ファイバ53を経た蛍光から励起光Ｌｅ３近傍の波長をカットする励起光カットフィルタ511 、該励起光カットフィルタ511 を透過した蛍光から４３０〜４９０nmの波長帯域または４３０〜７００nmの波長帯域の光を切り出す切換フィルタ513 、該切換フィルタ513 を回転させるフィルタ回転装置515 、切換フィルタ515 を透過した４３０〜４９０nmの波長帯域の蛍光強度Ｆ１または４３０〜７００nmの波長帯域の蛍光強度Ｆ２を測定する光検出器516 、該光検出器516 で測定された測定データを記憶する測定データメモリ517 および蛍光強度Ｆ１を蛍光強度Ｆ２で除算した第２の特徴量としての規格化蛍光演算値Ｆ１／Ｆ２を算出する第２の特徴量取得手段としての蛍光演算値算出部518 と、予め複数の清浄な生体組織から取得された規格化蛍光強度Ｆ１／Ｆ２の平均値Ａｖ３および標準偏差Ｓｔ３を基準値として記憶する記憶部519 と、基準値と蛍光演算値算出部518 で算出された規格化蛍光強度Ｆ１／Ｆ２とに基づいて、第２の蛍光診断情報としての妨害因子影響度Ｂ３を算出する第２の蛍光診断情報生成手段としての蛍光診断情報生成部520 とを備えている。
【０１１９】
上記切換フィルタ513 は図１1に示すように、４３０nm〜４９０nmの波長帯域の光を透過させる狭帯域の光学フィルタ514aおよび４３０nm〜７００nmの波長帯域の光を透過させる広帯域の光学フィルタ514bから構成されている。
【０１２０】
コントローラ63は、各ユニットに接続され動作タイミングを制御している。またコントローラ63には、入力装置631が接続されている。
【０１２１】
以下、本発明による蛍光内視鏡装置の動作について説明する。まず、通常画像モードにおける動作を説明する。観察者は、入力装置631を用いて、通常画像モードを選択する。通常画像モードにおいては、面順次光の照射が照射され、通常像が撮像されて、通常画像データが生成され、モニタ70にカラー画像である通常画像が表示される。撮像に先立ち、観察者はスコープ部13を、被験者の体腔内に挿入し、スコープ部13先端を観察部１の近傍に誘導する。
【０１２２】
最初に、Ｒ画像を取得する際の動作を説明する。コントローラ63からの信号に基づき、白色光源用電源232 が駆動され、白色光源231 から白色光が射出される。白色光は、集光レンズ233 により集光され、切換フィルタ234 を透過する。切換フィルタ234 では、コントローラ63からの信号に基づいて、Ｒフィルタ235aが光路上に配置されている。このため、白色光は、切換フィルタ234 を透過するとＲ光Ｌｒとなる。Ｒ光Ｌｒは、ライトガイド132cに入射され、スコープ部13の先端まで導光された後、照明レンズ104 から観察部１へ照射される。
【０１２３】
観察部１で反射されたＲ光Ｌｒの反射光は、集光レンズ114 により集光され、プリズム118 に反射して、ＣＣＤ撮像素子117 上にＲ光反射光像Ｚｒとして結像される。ＣＣＤ撮像素子117 により出力された画像データの中で、モザイクフィルタ135 の光学フィルタ136cと対応する画素で受光した信号のみが、通常画像処理ユニット33の信号処理回路331 で、プロセス処理を施されＲ画像データとして出力され、残りの信号は破棄される。Ｒ画像データは、A/D 変換回路332 でデジタル信号に変換されて、画像メモリ333 のＲ画像の記憶領域へ記憶される。以後、同様な動作によりＧ画像およびＢ画像が取得され、それぞれ、画像メモリ333 のＧ画像の記憶領域およびＢ画像の記憶領域へ記憶される。
【０１２４】
Ｒ画像、Ｇ画像およびＢ画像が画像メモリ333 に記憶されると、表示タイミングに合わせて通常画像生成部334 において、３色の画像から通常画像データが生成され出力される。ビデオ信号処理回路335 では、通常画像データをビデオ信号に変換し、モニタ70に出力する。モニタ70には、カラー画像である通常画像が表示される。
【０１２５】
次に蛍光診断画像モードにおける動作について説明する。コントローラ63からの信号に基づき、励起光源用電源202 が駆動され、Ga-N系半導体レーザ201 から波長４１０nmの励起光Ｌｅ１が射出される。励起光Ｌｅ１は、レンズ203 を透過し、ライトガイド132aに入射され、スコープ部13先端まで導光された後、照明レンズ104 から観察部１へ照射される。
【０１２６】
励起光Ｌｅ１を照射されることにより生じる観察部１からの蛍光は、集光レンズ114 により集光され、励起光カットフィルタ119 により４２０nm以下の波長帯域に光がカットされ、プリズム118 に反射して、モザイクフィルタ135 を透過して、ＣＣＤ撮像素子117 上に蛍光像Ｚｊ１として結像される。この際励起光Ｌｅ１の反射光は、励起光カットフィルタ119 によりカットされるため、ＣＣＤ撮像素子117 に入射することはない。ＣＣＤ撮像素子117 では、蛍光像Ｚｊ１が受光されて、光電変換され、光の強弱に応じた画像信号に変換されて出力される。
【０１２７】
ＣＣＤ撮像素子117 から出力された信号は、蛍光画像処理ユニット43の信号処理回路401 で、プロセス処理を施され、A/D 変換回路402 でデジタル信号に変換されて、光学フィルタ136aを透過した狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）と光学フィルタ136bを透過した広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）に分けて、画像メモリ431 の記憶領域へ記憶される。
【０１２８】
次に参照光ＬｓのIR反射光像Ｚｓを撮像する際の動作を説明する。コントローラ61からの信号に基づき、参照光源用電源208 が駆動され、参照光源207 から近赤外光である参照光Ｌｓが射出される。参照光Ｌｓは、レンズ209 を透過し、ライトガイド112cに入射され、スコープ部11の先端まで導光された後、照明レンズ104 から観察部１へ照射される。
【０１２９】
観察部１で反射された参照光Ｌｓの反射光は、集光レンズ114 により集光され、プリズム118 に反射して、モザイクフィルタ135 を透過して、ＣＣＤ撮像素子117 上にIR反射光像Ｚｓとして結像される。ＣＣＤ撮像素子117 では、IR反射光像Ｚｓが受光されて光電変換され、光の強弱に応じた画像信号に変換されて出力される。ＣＣＤ撮像素子117 から出力された信号は、信号処理回路401 で、プロセス処理を施されて出力され、A/D 変換回路402 でデジタル信号に変換されて、光学フィルタ136cを透過した画像データのみが、画像メモリ431 へIR反射画像として記憶される。
【０１３０】
画像メモリ431 へ狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）と、広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）と、IR反射画像とが記憶されると、蛍光演算値算出部432 ではまず、隣合う画素毎に、画像メモリ431 に記憶された狭帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）の画素値を広帯域蛍光画像データ（Ｌｅ１）の画素値で除算して規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）を算出する。
【０１３１】
蛍光診断画像生成部433 では、規格化蛍光演算値（Ｌｅ１）に基づいて、色情報を割り当てる。通常、正常組織から発せられた蛍光の規格化蛍光演算値は大きく、病変組織から発せられた蛍光の規格化蛍光演算値は小さいので、表示色の差異が明らかになるような疑似カラーを設定することにより、例えば規格化蛍光演算値が大きい方から小さい方へ、順次緑色から赤色へ変化するように色情報を割り当てることにより、観察者は正常組織と病変組織とを識別することができる。
【０１３２】
観察者は、この蛍光診断画像を観察し、赤色に表示される被測定部２が、清浄な病変組織であるのか非清浄組織であるのかが不明な場合には、石英ファイバ53の先端部をその被測定部２へ手動操作にて誘導し、また入力装置631 を用いて、妨害因子影響度測定モードを選択する。まず、コントローラ63からの信号に基づき、励起光源電源212 が駆動され、Ga-N系半導体レーザ211 から波長３６０nmの励起光Ｌｅ３が射出される。励起光Ｌｅ３は、レンズ213 を透過し、ダイクロイックミラー501 に向かう。ダイクロイックミラー501 で反射された励起光Ｌｅ３は、レンズ502 によって石英ファイバ53 に入射され、スコープ部13の鉗子口134内を経て、被測定部２近傍まで導光され、石英ファイバ53先端から被測定部２へ照射される。
【０１３３】
励起光Ｌｅ３を照射されることにより生じる被測定部２から発せられる蛍光Ｌ３は、石英ファイバ53の先端に入射され、石英ファイバ53およびレンズ502 を経て、ダイクロイックミラー501 へ向かう。このダイクロイックミラー501 は、図中左側から入射した光線は、透過させる構造を備えているものである。該ダイクロイックミラー501 を透過した蛍光Ｌ３は、励起光カットフィルタ511 およびレンズ512 を透過し、切換フィルタ513 へ入射する。なお、励起光カットフィルタ511 は、波長４２０nm以下の光をカットするバンドフィルタであり、励起光Ｌｅ３の波長は３６０nmであるため、被測定部２で反射された励起光Ｌｅ３は、この励起光カットフィルタ511 でカットされ、切換フィルタ513 へ入射することはない。
【０１３４】
コントローラ63 の制御により、フィルタ回転装置515 が駆動され、蛍光Ｌ３は、順次光学フィルタ514aまたは514bを透過した後、光検出器516 に入射する。光検出器516 は、光学フィルタ514aを透過した蛍光Ｌ３の狭帯域蛍光強度Ｆ１と、光学フィルタ514bを透過した蛍光Ｌ３の広帯域蛍光強度Ｆ２とを検出し測定データメモリ517 へ出力する。測定データメモリ517 では、狭帯域蛍光強度Ｆ１と広帯域蛍光強度Ｆ２とを異なる領域に保存する。
【０１３５】
蛍光演算値算出部518 では、狭帯域蛍光強度Ｆ１を広帯域蛍光強度Ｆ２で除算した規格化蛍光強度Ｆ１／Ｆ２を算出する。
【０１３６】
妨害因子影響度算出部520 では、この規格化蛍光強度Ｆ１／Ｆ２と、記憶部519 に記憶されている清浄な生体組織から取得した規格化蛍光強度Ｆ１／Ｆ２の平均値Ａｖ３および標準偏差Ｓｔ３とから次式を用いて、妨害因子影響度Ｂ３を算出する。
【０１３７】
Ｂ３＝｛（ＮＦ３−Ａｖ３）／Ｓｔ３｝２
また、算出した妨害因子影響度Ｂ３をモニタ70へ出力する。モニタ70へは、妨害因子影響度Ｂ３が数値表示される。すなわちこの妨害因子影響度Ｂ３の数値が小さければ、被測定部２は清浄な生体組織であり、妨害因子影響度Ｂ３の数値が大きければ、被測定部２は妨害因子が付着している生体組織であるとみなすことができる。
【０１３８】
以上の説明であきらかなように、観察者は、蛍光診断画像を観察し、かつ被測定部２の妨害因子影響度Ｂ３を知ることにより、被測定部２が、清浄な病変組織であるか、励起光Ｌｅ１を照射した場合に清浄な病変組織と類似したスペクトル形状を有する妨害因子が付着している非清浄組織であるかを識別することができ、清浄な病変組織と非清浄組織との誤識別が低減され、組織性状の識別精度が向上する。
【０１３９】
次に図１２を参照して、本発明による蛍光診断情報生成方法および装置を適用した第５の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説明する。図１２は蛍光内視鏡装置の概略構成図である。なお、図８に示す第４の具体的な実施の形態と共通の要素については同番号を付し、特に必要のない限りその説明は省略する。
【０１４０】
この蛍光内視鏡装置は、通常のカラー画像である通常画像をモニタ70に表示する通常画像モード、観察部１に波長４１０nmの励起光Ｌｅ１を照射して、観察部１から発せられた蛍光の規格化蛍光演算値に基づいて色を割り当てた疑似カラー画像である蛍光診断画像をモニタ70に表示する蛍光診断画像モード、または石英ファイバ53を介して被測定部２に波長５００nmの励起光Ｌｅ２を照射して、これにより生じた蛍光を石英ファイバにより検出し、被測定部２から発せられた蛍光の蛍光強度被に基づいて、被測定部２の妨害因子影響度Ｂ４を測定して、蛍光診断情報としてモニタ70に表示する妨害因子影響度測定モードにおいて動作するものである。
【０１４１】
妨害因子影響度測定モードにおいては、波長５００nmの励起光Ｌｅ２が照射された被測定部２から発せられた蛍光から波長５５０nmの光強度Ｆ３と、波長５７０nmの光強度Ｆ４とを取得し、光強度Ｆ３を光強度Ｆ４で除算した蛍光強度比Ｆ３／Ｆ４を求め、この蛍光強度比Ｆ３／Ｆ４と予め記憶部546 に記憶されている基準値に基づいて、被測定部２の妨害因子影響度Ｂ４を算出し、出力するものである。
【０１４２】
本発明の実施形態である蛍光内視鏡装置は、図１２に示すように、患者の病巣と疑われる部位に挿入されるスコープ部13、蛍光強度取得用の波長５００nmの励起光Ｌｅ２を射出する光源と、蛍光像撮像用の波長４１０nmの励起光Ｌｅ１を射出する光源と、IR反射光像撮像用の参照光Ｌｓを射出する光源と、通常像撮像用の照明光である面順次光（Ｒ光Ｌｒ、Ｇ光ＬｇおよびＢ光Ｌｂ）を射出する光源とを備える照明ユニット24、通常画像信号を生成して出力する通常画像処理ユニット33、蛍光診断画像信号を生成して出力する蛍光画像処理ユニット43、励起光Ｌｅ２と測定した蛍光の光路を分ける光路分離ユニット50、励起光Ｌｅ２により被測定部２から生じた蛍光Ｌ３の蛍光強度スペクトルを取得し、５５０nmにおける光強度Ｆ３を５７０nmにおける光強度Ｆ４で除算した蛍光強度比Ｆ３／Ｆ４を算出し、予め記憶されている基準値と、算出した蛍光強度比Ｆ３／Ｆ４とに基づいて、第２の蛍光診断情報としての妨害因子影響度Ｂ４を算出して出力する第２の蛍光診断情報生成手段としての妨害因子影響度算出ユニット54、各ユニットに接続され、動作タイミングの制御を行うコントローラ64、該コントローラ64に接続される入力装置631 、モニタ70、蛍光を導光する石英ファイバ53から構成されている。
【０１４３】
なお照明ユニット24、通常画像処理ユニット33、蛍光画像処理ユニット43、光路分離ユニット50、妨害因子影響度算出ユニット54およびコントローラ64はプロセッサ部94を構成し、スコープ部13とプロセッサ部94、石英ファイバ53とプロセッサ部94およびプロセッサ部93とモニタ70は、それぞれ図示省略したコネクタにより、接離自在に接続されている。
【０１４４】
照明ユニット24は、蛍光像撮像用の波長４１０nmの励起光Ｌｅ１を発するGa-N系半導体レーザ201 および励起光源用電源202 と、波長５００nmの励起光Ｌｅ３を発するGa-N系半導体レーザ204 および励起光源用電源205 と、参照光Ｌｓを発する参照光源207 および参照光源用電源208 と、白色光を射出する白色光源231 、白色光源用電源232 、白色光をＲ光Ｌｒ、Ｇ光ＬｇおよびＢ光Ｌｂに、順次色分解するための切換フィルタ234 およびフィルタ回転部236 とを備えている。
【０１４５】
蛍光情報処理ユニット54は、石英ファイバ53を経た蛍光から励起光Ｌｅ２の波長を含む波長５１０nm以下の光をカットする励起光カットフィルタ541 、該励起光カットフィルタ541 を透過した蛍光の蛍光強度スペクトルを取得する蛍光強度スペクトル検出器543、該スペクトル検出器543 で測定された測定データを記憶する測定データメモリ544 および５５０nmでの光強度Ｆ３を５７０nmでの光強度Ｆ４で除算した第２の特徴量としての蛍光強度比Ｆ３／Ｆ４を算出する第２の特徴量取得手段としての蛍光強度比算出部545 と、予め複数の清浄な生体組織から取得された蛍光強度比Ｆ３／Ｆ４の平均値Ａｖ４および標準偏差Ｓｔ４を基準値として記憶する記憶部546と、基準値と蛍光強度比算出部545 で算出された蛍光強度比Ｆ３／Ｆ４とに基づいて、第２の蛍光診断情報としての妨害因子影響度Ｂ４を算出して出力する第２の蛍光診断情報生成手段としての蛍光診断情報生成部547とを備えている。
【０１４６】
以下、本発明による蛍光内視鏡装置の動作について説明する。観察者は、蛍光診断画像を観察し、赤色に表示される被測定部２が、清浄な病変組織であるのか偽病変組織であるのかが不明な場合には、石英ファイバ53の先端部をその被測定部２へ手動捜査にて誘導し、また入力装置631 を用いて、妨害因子影響度測定モードを選択する。
【０１４７】
まず、コントローラ64からの信号に基づき、励起光源電源205 が駆動され、Ga-N系半導体レーザ204 から波長５００nmの励起光Ｌｅ２が射出される。励起光Ｌｅ２は、レンズ203 を透過し、ダイクロイックミラー501 に向かう。ダイクロイックミラー501 で反射された励起光Ｌｅ２は、レンズ502 によって石英ファイバ53に入射され、スコープ部13の鉗子口134 内を経て、被測定部２近傍まで導光され、石英ファイバ53先端から被測定部２へ照射される。
【０１４８】
励起光Ｌｅ２を照射されることにより生じる被測定部２から発せられる蛍光Ｌ２は、石英ファイバ53の先端に入射され、石英ファイバ53およびレンズ502 を経て、ダイクロイックミラー501 へ向かう。該ダイクロイックミラー501 を透過した蛍光Ｌ１は、励起光カットフィルタ541 およびレンズ512 を透過し、スペクトル検出器543 へ入射する。スペクトル検出器543 は、検出した蛍光Ｌ２のスペクトルを測定データメモリ544 へ出力する。強度比算出部545では、５５０nmにおける光強度Ｆ３を５７０nmにおける光強度Ｆ４で除算して蛍光強度比Ｆ３／Ｆ４を算出する。
【０１４９】
妨害因子影響度算出部547では、この蛍光強度比Ｆ３／Ｆ４と、記憶部546 に記憶されている清浄な生体組織から取得した蛍光強度比Ｆ３／Ｆ４の平均値Ａｖ４および標準偏差Ｓｔ４とから次式を用いて、妨害因子影響度Ｂ４を算出する。
【０１５０】
Ｂ４＝｛（Ｆ３／Ｆ４−Ａｖ４）／Ｓｔ４｝２
また、算出した妨害因子影響度Ｂ４をモニタ70へ出力する。モニタ70へは、妨害因子影響度Ｂ４が数値表示される。すなわちこの妨害因子影響度Ｂ４の数値が小さければ、被測定部２は清浄な生体組織であり、妨害因子影響度Ｂ４の数値が大きければ、被測定部２は妨害因子が付着している生体組織であるとみなすことができる。
【０１５１】
以上の説明であきらかなように、観察者は、蛍光診断画像を観察し、かつ被測定部２の妨害因子影響度Ｂ４を知ることにより、被測定部２が、清浄な病変組織であるか、非清浄組織であるかを識別することができ、清浄な病変組織と非清浄組織との誤識別が低減し、組織性状の識別精度が向上する。
【０１５２】
また、図２に示すように、非清浄組織から発せられた蛍光のスペクトル（実線）においては、５５０nm近傍に蛍光強度のピークが存在し、清浄組織から発せられた蛍光のスペクトル（点線および１点破線）においては、６１０nm近傍に蛍光強度のピークが存在するため、非清浄組織から発せられた蛍光から取得された蛍光強度比Ｆ３／Ｆ４と、清浄組織から発せられた蛍光から取得された蛍光強度比Ｆ３／Ｆ４は、大きな差が生じやすく、組織性状の識別精度が一層向上する。
【０１５３】
なお、本実施の形態の変型例として、励起光Ｌｅ２の波長として３６０nmを用い、４６０nmにおける光強度Ｆ３’を４９０nmにおける光強度Ｆ４’で除算した蛍光強度比Ｆ３’／Ｆ４’を算出し、予め記憶されている基準値と、算出した蛍光強度比Ｆ３’／Ｆ４’とに基づいて、第２の蛍光診断情報としての妨害因子影響度Ｂ４’を算出して出力するものが考えられる。図１に示すように、非清浄組織から発せられた蛍光のスペクトル（実線）においては、４６０nm近傍の蛍光強度と４９０nm近傍の蛍光強度が近似した値であるが、清浄組織から発せられた蛍光のスペクトル（点線および１点破線）においては、４６０nmにおいて蛍光強度のピークがあり、４６０nmにおける蛍光強度に比べ、４９０nmにおける蛍光強度の値が小さいため、非清浄組織から発せられた蛍光から取得された蛍光強度比Ｆ３’／Ｆ４’と、清浄組織から発せられた蛍光から取得された蛍光強度比Ｆ３’／Ｆ４’とは、大きな差が生じやすく、良好な精度で、組織性状の識別を行うことができる。
【０１５４】
なお、上記各実施の形態における蛍光内視鏡装置においては、蛍光診断画像または通常画像を表示する構成としたが、蛍光診断画像のみを表示する構成としてもよい。
【０１５５】
また、上記第４および第５の実施の形態における蛍光内視鏡装置においては、妨害因子影響度Ｂ４を数値として表示したが、例えば規格化蛍光強度と、記憶部に記憶されている清浄組織から取得された規格化蛍光強度の平均値Ａｖおよび標準偏差Ｓｔに基づいて、被測定部２が清浄組織であるか非清浄組織であるかを判定し、その判定結果を表示してもよい。具体的には、規格化蛍光強度の値ＮＦが次式を満たせば、その被測定部２は清浄組織である判定し、次式を満たさなければ、非清浄組織であると判定すればよい。
【０１５６】
Ａｖ−Ｓｔ＜ＮＦ＜Ａｖ＋Ｓｔ
また、モザイクフィルタ135 としては、４３０nm〜５３０nmの波長帯域の光を光学フィルタ136aと、４３０nm〜７００nmの波長帯域の光を透過させる光学フィルタ136bと、全波長帯域の光を透過させる光学フィルタ136cとが組み合わされるものを用いたが、全波長帯域の光を透過させる光学フィルタにより４３０nm〜７００nmの波長帯域の光を透過させる光学フィルタを兼用してもよい。この場合には、２種類の光学フィルタを組み合わせることにより、モザイクフィルタを構成することができ、解像度の向上あるいは検出光量の増加が可能となる。
【０１５７】
なお、上記第５の実施の形態においては、５５０nmにおける光強度と５７０nmにおける光強度の比である蛍光強度比を用いて、被測定部２が非清浄組織であるか清浄組織であるかの判定を行ったが、これに限定されるものではなく、例えば予め清浄組織から取得した蛍光強度スペクトルを記憶しておき、被測定部から取得した蛍光強度スペクトルと比較する、すなわちスペクトル分析を行うことにより、被測定部２が非清浄組織であるか清浄組織であるかの判定を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】波長３６０nmの励起光が照射された被測定部から発せられた蛍光の規格化蛍光強度スペクトルの説明図
【図２】波長５００nmの励起光が照射された被測定部から発せられた蛍光の規格化蛍光強度スペクトルの説明図
【図３】本発明による第１の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図４】励起光カットフィルタの概略構成図
【図５】切替フィルタの概略構成図
【図６】本発明による第２および第３の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図７】モザイクフィルタの概略構成図
【図８】本発明による第４の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図９】モザイクフィルタの概略構成図
【図１０】切替フィルタの概略構成図
【図１１】切替フィルタの概略構成図
【図１２】本発明による第５の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図１３】正常組織および病変組織の蛍光から取得した蛍光の蛍光強度スペクトルを示す説明図
【図１４】波長４１０nmの励起光が照射された被測定部から発せられた蛍光の規格化蛍光強度スペクトルの説明図
【符号の説明】
１ 観察部
２ 被測定部
10,11,12,13 スコープ部
20,21,23,24 照明ユニット
30 撮像処理ユニット
33 通常画像処理ユニット
40,41,42,43, 蛍光画像処理ユニット
50 光路分離ユニット
51,54 妨害因子影響度算出ユニット
53 石英ファイバ
60,61,62,63,64 コントローラ
70 モニタ
101，111,131 ライトガイド
103 イメージファイバ
115,135 モザイクフィルタ
117,308 ＣＣＤ撮像素子
234,304,513 切換フィルタ
404,406,412,413,432 蛍光演算値算出部
405,415,433 蛍光診断画像生成部
407,414,421,519,546 記憶部
547 蛍光診断情報生成部
Claims (6)
- 清浄正常組織と清浄病変組織とから異なる蛍光スペクトルが得られる第１の励起光が被測定部に照射された際に該被測定部から発せられた蛍光の強度から第１の特徴量を取得するとともに、清浄組織と非清浄組織とから異なる蛍光スペクトルが得られる第２の励起光が前記被測定部に照射された際に該被測定部から発せられた蛍光の強度から第２の特徴量を取得し、
前記清浄正常組織と前記清浄病変組織とを判別するための第１の判定基準値と、前記清浄組織と前記非清浄組織とを判別するための第２の判定基準値とを記憶した記憶手段を用いて、前記第１の判定基準値と前記第１の特徴量とに基づき前記被測定部が前記清浄正常組織であるか前記清浄病変組織であるかを判定するとともに、前記第２の判定基準値と前記第２の特徴量とに基づいて前記被測定部が前記清浄組織であるか前記非清浄組織であるかを判定する
ことを特徴とする蛍光診断情報生成方法。 - 清浄正常組織と清浄病変組織とから異なる蛍光スペクトルが得られる第１の励起光が被測定部に照射された際に該被測定部から発せられた蛍光の強度から第１の特徴量を取得する第１の特徴量取得手段と、
清浄組織と非清浄組織とから異なる蛍光スペクトルが得られる前記第２の励起光が前記被測定部に照射された際に該被測定部から発せられた蛍光の強度から第２の特徴量を取得する第２の特徴量取得手段と、
前記清浄正常組織と前記清浄病変組織とを判別するための第１の判定基準値と、前記清浄組織と前記非清浄組織とを判別するための第２の判定基準値とを記憶した記憶手段と、
該記憶手段に記憶された前記第１の判定基準値と前記第１の特徴量に基づいて前記被測定部が前記清浄正常組織であるか前記清浄病変組織であるかを判定するとともに、前記第２の判定基準値および前記第２の特徴量に基づいて前記被測定部が前記清浄組織であるか前記非清浄組織であるかを判定する判定手段と
を備えたことを特徴とする蛍光診断情報生成装置。 - 前記第１の特徴量が前記蛍光のスペクトル形状を反映した規格化蛍光演算値または前記蛍光の蛍光収率を反映した蛍光収率演算値であり、前記第２の特徴量が前記蛍光のスペクトル形状を反映した規格化蛍光演算値または前記蛍光の蛍光収率を反映した蛍光収率演算値であることを特徴とする請求項２記載の蛍光情報生成装置。
- 前記記憶手段が、前記清浄組織であることが既知の前記被測定部に前記第２の励起光を照射したときに該被測定部から取得した前記規格化蛍光演算値または前記蛍光収率演算値の平均値および標準偏差を前記第２の判定基準値として有するものであり、
前記判定手段が、前記第２の特徴量が平均値を中心とした標準偏差の範囲内に収まる場合には前記被測定部が前記清浄組織であると判定し、前記第２の特徴量が前記平均値を中心とした標準偏差の範囲外にある場合には前記被測定部が前記非清浄組織であると判定するものであることを特徴とする請求項３記載の蛍光情報生成装置。 - 前記第２の特徴量取得手段が、前記被測定部から発せられた前記蛍光について、前記非清浄組織の蛍光スペクトルがピークとなる既知の波長域からなる狭帯域の蛍光画像データと前記広帯域の蛍光画像データとを取得し、前記狭帯域蛍光画像データを広帯域蛍光画像データで除算した前記規格化蛍光演算値を前記第２の特徴量として取得するものであることを特徴とする請求項３または４記載の蛍光情報生成装置。
- 前記第１の励起光の波長が４１０nm近傍であり、前記第２の励起光の波長が３５０nm〜３９０nmまたは４７０nm〜５２０nmであることを特徴とする請求項２から５のいずれか１項記載の蛍光診断情報生成装置。
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