JP4804980B2 - Infrared observation system - Google Patents

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Description

本発明は、赤外光をパルス照射して血管の画像を得る赤外観察システムに関する。   The present invention relates to an infrared observation system that obtains an image of a blood vessel by irradiating pulsed infrared light.

近年、内視鏡を用いた観察システムは、医療分野において広く用いられるようになった。また、従来技術として、例えば図13の如く、可視領域から1μmよりも短波長の近赤外光のヘモグロビン吸光特性を利用して観察する方法が、例えば第1の従来例としての特開2000−41942号公報に開示されている。
ヘモグロビンは、図13に示すような吸光特性を持ち、図中の「Hb」と記されている曲線は酸素と結合していないヘモグロビンの特性を表し、「HbO2」と記されている曲線は酸素と結合したヘモグロビンの特性を示している。また、図11における750nmと900nm付近の波長で観察する場合もある。
In recent years, observation systems using endoscopes have been widely used in the medical field. As a conventional technique, for example, as shown in FIG. 13, a method of observing using the hemoglobin absorption characteristics of near infrared light having a wavelength shorter than 1 μm from the visible region is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-2000 as a first conventional example. No. 411942.
Hemoglobin has a light absorption characteristic as shown in FIG. 13, and the curve labeled “Hb” in the figure represents the characteristic of hemoglobin not bound to oxygen, and the curve labeled “HbO 2” represents oxygen. Shows the properties of hemoglobin bound to. In some cases, observation is performed at wavelengths near 750 nm and 900 nm in FIG.

しかし、このような波長領域を利用した場合には、生体組織の透過特性が十分でない(吸収が高い若しくは減衰が大きい)ので、生体組織表面から深部側の血管を観察することは難しかった。
なお、第2の従来例としての特開平6−22968号公報は、パルス照射することにより被検体内部の血管の画像を得る装置を開示している。
この第2の従来例は、血液での散乱、反射を抑制して血管壁での反射光により撮像するものを開示している。
特開2000−41942号公報 特開平6−22968号公報
However, when such a wavelength region is used, it is difficult to observe a blood vessel on the deep side from the surface of the living tissue because the transmission characteristics of the living tissue are not sufficient (absorption is high or attenuation is large).
Japanese Patent Laid-Open No. 6-22968 as a second conventional example discloses an apparatus for obtaining an image of a blood vessel inside a subject by performing pulse irradiation.
This second conventional example discloses an image picked up by reflected light from a blood vessel wall while suppressing scattering and reflection in blood.
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-41942 JP-A-6-22968

第2の従来例は、パルス照射を行い、このパルス照射に同期して撮像を行うものであり、連続照射による影響を軽減できる可能性があるが、非常に短い単一パルス照射で画像生成を行うため、生体組織の深部の血管に対しては良好な観察画像を得ることが困難になる。   In the second conventional example, pulse irradiation is performed and imaging is performed in synchronization with this pulse irradiation, and there is a possibility that the influence of continuous irradiation can be reduced. However, image generation with very short single pulse irradiation is possible. Therefore, it is difficult to obtain a good observation image for a blood vessel in a deep part of the living tissue.

(発明の目的)
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、生体組織の深部の血管に対しても良好な観察画像を得ることができる赤外観察システムを提供することを目的とする。
(Object of invention)
The present invention has been made in view of the above-described points, and an object of the present invention is to provide an infrared observation system capable of obtaining a good observation image even with respect to a deep blood vessel of a living tissue.

本発明の赤外観察システムは、赤外光を生体組織にパルス照射するパルス照射手段と、 パルス照射時における前記赤外光が照射された生体組織を撮像する赤外撮像手段と、
前記赤外撮像手段によりパルス照射停止時間が形成された状態で、異なる時刻のパルス照射時に撮像された複数の出力信号から、前記生体組織内部の血管と、該血管内の血液と赤外光に対する光学特性が異なる他の生体組織との温度差に対応する画像を生成する画像生成手段と、
を備えたことを特徴とする。
上記構成において、パルス照射により、連続照射による撮像信号出力の低下の影響を軽減し、かつパルス照射停止時間が形成された状態で、異なる時刻のパルス照射時に得られる複数の撮像出力に基づき、画像を生成することによって、生体組織の深部の血管の画像に対する良好な画像を得ることができるようにしている。
Infrared observation system of the present invention, pulse irradiation means for irradiating biological tissue with pulsed infrared light, infrared imaging means for imaging biological tissue irradiated with the infrared light at the time of pulse irradiation,
With a pulse irradiation stop time formed by the infrared imaging means, a plurality of output signals imaged at the time of pulse irradiation at different times are used for blood vessels in the living tissue, blood in the blood vessels, and infrared light. Image generating means for generating an image corresponding to a temperature difference with other biological tissue having different optical characteristics;
It is provided with.
In the above configuration, an image based on a plurality of imaging outputs obtained at the time of pulse irradiation at different times in a state where a pulse irradiation stop time is formed and the influence of a decrease in imaging signal output due to continuous irradiation is reduced by pulse irradiation. By generating, a good image can be obtained for an image of a blood vessel in a deep part of a living tissue.

本発明によれば、温度飽和に類する影響を   According to the present invention, an effect similar to temperature saturation is achieved.

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1ないし図10は本発明の実施例1に係り、図1は本発明の実施例1の赤外観察システムの全体構成を示し、図2は可視から近赤外域における生体組織における散乱/吸収の特性の概略を示し、図3は本実施例において使用する赤外の波長領域における生体の筋肉、脂肪、血管、血液等における透過率の測定結果の特性を示し、図4は生体の組織、臓器における水分含有量を示す。
また、図5はサンプリング処理回路の構成を示し、図6はサンプリング処理回路による温度差検出を行う説明図を示し、図7は赤外観察時における赤外観察システムの全体構成を示し、図8は赤外観察時におけるパルス照射及び赤外撮像のタイミングを示し、図9は赤外観察時における動作のフローチャートを示し、図10は本実施例により得られる血管の画像例を示す。
FIGS. 1 to 10 relate to Example 1 of the present invention, FIG. 1 shows the overall configuration of an infrared observation system of Example 1 of the present invention, and FIG. 2 shows scattering / absorption in a living tissue in the visible to near infrared region. FIG. 3 shows the characteristics of the measurement results of the transmittance of muscles, fats, blood vessels, blood, etc. of the living body in the infrared wavelength region used in this embodiment, and FIG. Indicates the water content in the organ.
5 shows the configuration of the sampling processing circuit, FIG. 6 shows an explanatory diagram for detecting the temperature difference by the sampling processing circuit, FIG. 7 shows the overall configuration of the infrared observation system during infrared observation, and FIG. Shows the timing of pulse irradiation and infrared imaging during infrared observation, FIG. 9 shows a flowchart of the operation during infrared observation, and FIG. 10 shows an example of a blood vessel image obtained by this embodiment.

図1に示すように本発明の実施例1の赤外観察システム1は、患者2内に挿入される例えば光学式内視鏡3に撮像手段を内蔵したカメラヘッド(テレビカメラ)4を装着したテレビカメラ外付け内視鏡(単に内視鏡と略記)5と、光学式内視鏡3に照明光を供給する光源装置6と、カメラヘッド4に内蔵された撮像手段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と略記)7と、このCCU7から出力される標準的な映像信号が入力されることにより、撮像手段で撮像された内視鏡画像を表示するモニタ8とから構成される。
光学式内視鏡3は、例えば硬性の挿入部11と、この挿入部11の後端に設けられた把持部12と、この把持部12の後端に設けられた接眼部13とを有し、把持部12の口金にはライトガイドケーブル14が接続される。
As shown in FIG. 1, the infrared observation system 1 according to the first embodiment of the present invention is equipped with, for example, an optical endoscope 3 inserted into a patient 2 and a camera head (television camera) 4 incorporating an imaging means. A TV camera external endoscope (simply abbreviated as “endoscope”) 5, a light source device 6 that supplies illumination light to the optical endoscope 3, and a camera that performs signal processing on an imaging means built in the camera head 4 A control unit (abbreviated as CCU) 7 and a monitor 8 that displays an endoscopic image captured by the imaging means when a standard video signal output from the CCU 7 is input.
The optical endoscope 3 includes, for example, a rigid insertion portion 11, a grip portion 12 provided at the rear end of the insertion portion 11, and an eyepiece portion 13 provided at the rear end of the grip portion 12. The light guide cable 14 is connected to the base of the grip portion 12.

挿入部11内には照明光を伝送するライトガイド15が挿通され、このライトガイド15は把持部12の側部の口金に接続されるライトガイドケーブル14を介してその端部に設けたライトガイドコネクタ16が光源装置6に着脱自在に接続される。
光源装置6内には、例えばモータ17により回転される回転板18に通常光ランプ19aと、赤外ランプ(IRランプと略記)19bとが取り付けてあり、光路上に配置されるランプを切り替えられるようにしている。
また、この光源装置6内には、電源回路21から供給される電力により通常光ランプ19aをランプ点灯させる機能と、IRランプ19bを所定周期でパルス点灯させる機能を備えたランプ点灯/パルス点灯回路22と、モータ17を回転させて回転板18の位置を切り替えるモータ制御回路(回転板制御回路)23とが設けてある。
A light guide 15 that transmits illumination light is inserted into the insertion portion 11, and the light guide 15 is provided at an end portion thereof via a light guide cable 14 connected to a base on the side of the grip portion 12. A connector 16 is detachably connected to the light source device 6.
In the light source device 6, for example, a normal light lamp 19 a and an infrared lamp (abbreviated as IR lamp) 19 b are attached to a rotating plate 18 rotated by a motor 17, and the lamps arranged on the optical path can be switched. I am doing so.
In the light source device 6, a lamp lighting / pulse lighting circuit having a function of lighting the normal light lamp 19a with power supplied from the power circuit 21 and a function of lighting the IR lamp 19b in a predetermined cycle. 22 and a motor control circuit (rotary plate control circuit) 23 for switching the position of the rotary plate 18 by rotating the motor 17 is provided.

通常光ランプ19aは、キセノンランプ等、可視域の照明光を発生する。また、IRランプ19bは、赤外光の領域、例えば1μm〜14μmの波長帯で発光する。   The normal light lamp 19a generates visible light such as a xenon lamp. Further, the IR lamp 19b emits light in an infrared light region, for example, in a wavelength band of 1 μm to 14 μm.

このランプ19i(i=a又はb)の光は、照明光路上に配置された集光レンズ24で集光されてライトガイドコネクタ16部分のライトガイド15の入射端面に照明光が入射され、このライトガイド15により挿入部11の先端面(出射端面)に伝送される。
そして、上記ライトガイド15の先端面から出射され、患者2の体腔内の生体組織における観察対象部位25に照明光を照射する。
挿入部11の先端部には照明窓に隣接して設けられた観察窓には、対物レンズ27が取り付けてあり、照明された観察対象部位25の光学像を結ぶ。その結像された光学像は、イメージガイドとなるリレーレンズ系28により後端面側に伝送される。
The light of the lamp 19i (i = a or b) is condensed by the condenser lens 24 arranged on the illumination optical path, and the illumination light is incident on the incident end face of the light guide 15 of the light guide connector 16 part. The light guide 15 transmits the light to the distal end surface (exit end surface) of the insertion portion 11.
And it radiates | emits from the front end surface of the said light guide 15, and irradiates illumination light to the observation object site | part 25 in the biological tissue in the patient's 2 body cavity.
An objective lens 27 is attached to the observation window provided adjacent to the illumination window at the distal end of the insertion portion 11 to connect the illuminated optical image of the observation target region 25. The formed optical image is transmitted to the rear end face side by a relay lens system 28 serving as an image guide.

その光学像は接眼部13に設けた接眼レンズ29により、拡大観察することができる。この接眼部13にカメラヘッド4が装着された場合には、カメラヘッド4内の撮像レンズ31を介して伝送された光学像が結像される。
このカメラヘッド4内には、回転板32に通常用撮像素子33aと、IR用撮像素子33bとが取り付けられており、切替レバー34の操作により撮像光路上に配置される撮像素子を切り替えることができるようにしている。ユーザは、例えば切替レバー34の操作により、モータ35を駆動して、撮像光路上に配置される撮像素子を切り替えることができる。
なお、通常用撮像素子33aは、CCDなど、通常光(可視光)に感度を有する撮像素子で構成される。
The optical image can be enlarged and observed by an eyepiece lens 29 provided on the eyepiece 13. When the camera head 4 is attached to the eyepiece 13, an optical image transmitted through the imaging lens 31 in the camera head 4 is formed.
In the camera head 4, a normal image sensor 33 a and an IR image sensor 33 b are attached to the rotating plate 32, and the image sensor disposed on the imaging optical path can be switched by operating the switching lever 34. I can do it. The user can switch the image sensor disposed on the imaging optical path by driving the motor 35 by operating the switching lever 34, for example.
The normal image sensor 33a is configured by an image sensor having sensitivity to normal light (visible light) such as a CCD.

これに対して、IR用撮像素子33bは例えば、例えば1.2μm(1200nm)の波長から2.5μm付近までの赤外の波長領域において感度を有する、例えばEx.InGaAs、InAs、InSb等の半導体検出素子(光起電力型半導体検出素子)を用いて形成された撮像素子である。これらの半導体検出素子は、少なくとも1μmから2.5μm付近までの波長帯まで感度を有する。なお、InAs、及びInSbは、2.5μmより長波長の3.0μm以上の長波長領域にも感度を有する。
生体組織は、一般に図2に示すような散乱/吸収特性を示す。なお、図2における上部側の(A)は、可視から近赤外付近までの波長の光を生体組織表面に入射した場合に散乱吸収する領域を模式的に示したものであり、また下側の(B)は生体組織の散乱/級数係数の波長依存性を示す。
On the other hand, the IR imaging element 33b has sensitivity in, for example, an infrared wavelength region from a wavelength of 1.2 μm (1200 nm) to around 2.5 μm, for example, Ex. This is an imaging element formed using a semiconductor detection element (photovoltaic semiconductor detection element) such as InGaAs, InAs, or InSb. These semiconductor detection elements have sensitivity to at least a wavelength band from 1 μm to around 2.5 μm. Note that InAs and InSb also have sensitivity in a long wavelength region longer than 2.5 μm and longer than 3.0 μm.
A biological tissue generally exhibits scattering / absorption characteristics as shown in FIG. Note that (A) on the upper side in FIG. 2 schematically shows a region that scatters and absorbs when light having a wavelength from visible to near-infrared is incident on the surface of a living tissue. (B) shows the wavelength dependence of the scattering / series coefficient of biological tissue.

この図2から分かるようにより長波長の方が生体組織の深部側まで届き、その深部側の情報を得るのに適する。本実施例では図2に示す波長領域よりもさらに長波長側の生体組織に対する透過性の良い赤外光で赤外撮像を行う。
図3は、本実施例において使用する赤外の波長領域における生体の筋肉、脂肪、血管、血液、膀胱、肝臓の各場合における透過率の測定結果の特性を示す。
図3のように、生体組織での透過率は1μm以上の波長の赤外光を照射すると良くなり、生体組織の深部の血管まで赤外光が到達するようになる。
透過率が向上する理由は、図2で示したように長波長になるほど生体組織での散乱,吸収が少なくなり、深部の生体組織まで光が透過するからである。
As can be seen from FIG. 2, the longer wavelength reaches the deep side of the living tissue and is suitable for obtaining information on the deep side. In the present embodiment, infrared imaging is performed with infrared light having good permeability with respect to a living tissue on a longer wavelength side than the wavelength region shown in FIG.
FIG. 3 shows the characteristics of the measurement results of transmittance in each case of the muscle, fat, blood vessel, blood, bladder, and liver of the living body in the infrared wavelength region used in this example.
As shown in FIG. 3, the transmittance in the living tissue is better when irradiated with infrared light having a wavelength of 1 μm or more, and the infrared light reaches a deep blood vessel in the living tissue.
The reason why the transmittance is improved is that, as shown in FIG. 2, the longer the wavelength, the smaller the scattering and absorption in the living tissue, and the light is transmitted to the deep living tissue.

また図4は、生体の組織、臓器における水分含有量を示している。
血管は、ほぼ筋肉と同じ組織でできているが、血管内部の血液は、図4から分かるように水を90%近く含有しているので、血液は、水を10%程度含む脂肪とは水分含有量に関して大きく異なる。また、血液は、他の生体組織としての臓器、例えば水分含有量が70程度の肝臓とは水分含有量に関して20%程、異なっている。
このため、本実施例においては、赤外光に対する他の生体組織とは異なる血液の吸光特性を利用して、反射光の撮像を行い、血液を含む血管を反映した赤外の画像情報としての温度差の画像情報を得る。
なお、図3からもその傾向(特徴)が分かるように、水分の吸光特性は1.45μmと1.9μmでピークをもっている。
FIG. 4 shows the water content in the tissues and organs of the living body.
Although blood vessels are made of almost the same tissue as muscles, the blood inside the blood vessels contains nearly 90% of water, as can be seen from FIG. The content differs greatly. Further, blood differs from other organs as living tissues, for example, a liver having a water content of about 70, by about 20% in terms of water content.
For this reason, in this embodiment, the reflected light is imaged using the light absorption characteristics of blood different from other biological tissues with respect to infrared light, and infrared image information reflecting blood vessels including blood is used. Obtain image information of temperature difference.
As can be seen from FIG. 3, the light absorption characteristics of water have peaks at 1.45 μm and 1.9 μm.

本実施例は、後述するようにIR用撮像素子33bにより赤外光でパルス照射のもとで撮像を行い、血管に関する画像情報を生成する。この場合、赤外光を常時或いは連続照射した場合には、臓器等の生体組織や血管の赤外吸収ないしは温度の飽和がし易くなり、検出される撮像信号(検出信号)のレベルが低下し検出しにくくなる。このため、本実施例は、パルス照射を採用し、このパルス照射により連続照射による撮像信号のレベル低下を抑制できるようにパルスの停止時間が形成される状態にする。そして、異なる時刻のパルス照射時に得られる複数の撮像信号を有効に用いて、血管の赤外撮像による画像を生成する。
図1に示した撮像素子33a、33bは、切替スイッチ36を介してCCU7と接続されている。そして、上記切替レバー34の操作により、切替スイッチ36を介して撮像に使用される撮像素子の切替えを行うことができるようにしている。図1では簡単化のため、撮像素子の出力信号側のみを切り替える構成にしている。尚、撮像素子の入力信号側も切り替える構成にしても良い。
In the present embodiment, as will be described later, imaging is performed under pulse irradiation with infrared light by an IR imaging device 33b, and image information relating to blood vessels is generated. In this case, when infrared light is constantly or continuously irradiated, infrared absorption or temperature saturation of a living tissue such as an organ or a blood vessel is likely to occur, and the level of a detected imaging signal (detection signal) decreases. It becomes difficult to detect. For this reason, the present embodiment employs pulse irradiation, and a pulse stop time is formed so that a decrease in the level of the imaging signal due to continuous irradiation can be suppressed by this pulse irradiation. And the image by the infrared imaging of the blood vessel is produced | generated effectively using the several imaging signal obtained at the time of the pulse irradiation of a different time.
The image sensors 33a and 33b illustrated in FIG. 1 are connected to the CCU 7 via the changeover switch 36. The operation of the switching lever 34 can switch the image sensor used for imaging via the switch 36. In FIG. 1, for simplification, only the output signal side of the image sensor is switched. Note that the input signal side of the image sensor may be switched.

このように、カメラヘッド4内の撮像素子33a、33bは、切替スイッチ36及びカメラケーブル37内の信号線を介してCCU7と接続される。
CCU7内には、撮像素子33iを駆動する撮像素子駆動回路38と、撮像素子33iからの撮像信号が入力されることにより、信号処理を行う信号処理回路39と、信号処理回路39の出力信号に対してパルス点灯の場合にはサンプリング処理を行うサンプリング処理回路40とが設けてある。
なお、切替レバー34による観察モードの切替指示信号は、CCU7内の信号処理回路39に入力されると共に、CCU7からさらに光源装置6内のモータ制御回路23とランプ点灯/パルス点灯回路22に入力され、照明光の切替とランプ点灯/パルス点灯の切替を行うようにする。
また、ランプ点灯/パルス点灯回路22がパルス点灯で動作すると、このランプ点灯/パルス点灯回路22は、パルス点灯に同期したタイミング信号Spを、CCU7内の撮像素子駆動回路38,信号処理回路39、サンプリング処理回路40に出力し、それぞれがパルス点灯のタイミングに同期して動作する状態になる。
As described above, the image sensors 33 a and 33 b in the camera head 4 are connected to the CCU 7 via the changeover switch 36 and the signal line in the camera cable 37.
In the CCU 7, an image sensor driving circuit 38 that drives the image sensor 33 i, a signal processing circuit 39 that performs signal processing by inputting an image signal from the image sensor 33 i, and an output signal of the signal processing circuit 39 On the other hand, in the case of pulse lighting, a sampling processing circuit 40 that performs sampling processing is provided.
The observation mode switching instruction signal by the switching lever 34 is input to the signal processing circuit 39 in the CCU 7 and further input from the CCU 7 to the motor control circuit 23 and the lamp lighting / pulse lighting circuit 22 in the light source device 6. Switching between illumination light and lamp lighting / pulse lighting is performed.
Further, when the lamp lighting / pulse lighting circuit 22 operates by pulse lighting, the lamp lighting / pulse lighting circuit 22 uses the timing signal Sp synchronized with the pulse lighting as an image sensor driving circuit 38, a signal processing circuit 39, and the like in the CCU 7. The signals are output to the sampling processing circuit 40, and each of them operates in synchronization with the pulse lighting timing.

サンプリング処理回路40は、例えば図5に示すように構成である。信号処理回路39からの映像信号は、CPU41の制御下で切り替えられる切替スイッチ42に入力され、接点bが選択された場合にはA/D変換器43を経てメモリ手段としてのRAM44に、2次元の画像データが格納される。このRAM44は、複数のフレーム分の2次元の画像データを格納する記憶領域を有する。
なお、通常観察モードの場合には、接点aが選択され、信号処理回路39からの映像信号は、このサンプリング処理回路40をスルーしてモニタ8に出力される。
このRAM44は、温度差算出(検出)処理41aの機能を行うCPU41と、CPU41が行う処理プログラム等が格納されたROM45、D/A変換を行うD/A変換器46と、バスを介して接続されている。なお、このCPU41は、温度勾配算出処理41bの機能も持つ。
The sampling processing circuit 40 is configured as shown in FIG. 5, for example. The video signal from the signal processing circuit 39 is input to a changeover switch 42 which is switched under the control of the CPU 41, and when the contact b is selected, it passes through an A / D converter 43 to a RAM 44 as a memory means in a two-dimensional manner. Are stored. The RAM 44 has a storage area for storing two-dimensional image data for a plurality of frames.
In the normal observation mode, the contact point a is selected, and the video signal from the signal processing circuit 39 passes through the sampling processing circuit 40 and is output to the monitor 8.
The RAM 44 is connected via a bus to a CPU 41 that performs a function of temperature difference calculation (detection) processing 41a, a ROM 45 that stores a processing program executed by the CPU 41, and a D / A converter 46 that performs D / A conversion. Has been. The CPU 41 also has a function of a temperature gradient calculation process 41b.

切替レバー34の操作により赤外観察モードに設定された場合、CPU41は、RAM44に時系列で格納された複数のフレームの画像データに対して、例えばFFT処理により、ノイズ低減ないしは抑圧して、血管部分と血管以外の他の生体組織部分との温度算出或いは温度差算出の処理を行う。
なお、上述のように血管部分と血管以外の他の生体組織部分とは赤外光に対する特性が異なるため、温度の値が異なる温度差の情報を得ることができる。
そしてCPU41は、図6に示すように血管部分と他の生体組織部分との赤外で撮像した場合の輝度レベル、つまり温度若しくは温度差の情報を算出する。図6(A)は、パルス照射に同期したフレームレートでIR用撮像素子33bで赤外撮像した画像(出力信号)の取込(パルス波形部分で模式的に示す)を行う様子を示す。
When the infrared observation mode is set by operating the switching lever 34, the CPU 41 reduces or suppresses noise on the image data of a plurality of frames stored in the RAM 44 in time series by, for example, FFT processing, thereby Processing for calculating the temperature or calculating the temperature difference between the portion and the living tissue other than the blood vessel is performed.
In addition, since the characteristic with respect to infrared light differs between the blood vessel part and other biological tissue parts other than the blood vessel as described above, it is possible to obtain temperature difference information having different temperature values.
Then, as shown in FIG. 6, the CPU 41 calculates the luminance level, that is, the temperature or temperature difference information when the blood vessel part and the other biological tissue part are imaged in the infrared. FIG. 6A shows a state in which an image (output signal) captured by the IR imaging device 33b at a frame rate synchronized with pulse irradiation is captured (schematically shown by a pulse waveform portion).

そして、CPU41は、そのサンプリングした画像データから図6(A)の上側に示すように時系列の赤外の輝度レベル、つまり温度情報を検出(算出)する。この図示例では、温度情報は、例えば正弦波状に変化している。
なお、この温度情報は、血管が存在している部分からの反射光を撮像した場合における同じ位置から時系列で検出されたデータの例である。血管が存在していない場合には、図6(A)に対して温度変化が少なくかつ低い特性となり、それらの差異により、血管部分に対応する温度差の情報が得られることになる。
CPU41は、この時系列に変化する温度の情報から、温度振幅ΔT等の情報を図6(B)に示すように算出する。
Then, the CPU 41 detects (calculates) time-series infrared luminance levels, that is, temperature information, from the sampled image data, as shown on the upper side of FIG. In this illustrated example, the temperature information changes, for example, in a sine wave shape.
This temperature information is an example of data detected in time series from the same position when reflected light from a portion where a blood vessel exists is imaged. When the blood vessel does not exist, the temperature change is small and low as compared with FIG. 6A, and information on the temperature difference corresponding to the blood vessel portion is obtained by the difference.
The CPU 41 calculates information such as the temperature amplitude ΔT from the temperature information that changes in time series as shown in FIG.

図6(A)で算出される温度情報の各値は、実際には図6(B)に示すようにノイズ等により、その値は、ばらついく。そのため、CPU41は、上記のように同じ位置での時系列の撮像データ(画像データ)に対して、例えば高速フーリエ変換(FFT)処理を行い、ノイズを低減(抑圧)した信号成分としての各温度の情報を抽出する。つまり、このFFT処理機能は、ノイズ低減処理若しくはノイズ抑圧処理の機能となる。
そして、CPU41は、さらに温度振幅ΔTや短い時間間隔での平均温度や時間的な温度変化率としての温度勾配を算出する。
Each value of the temperature information calculated in FIG. 6 (A) actually varies due to noise or the like as shown in FIG. 6 (B). Therefore, the CPU 41 performs, for example, fast Fourier transform (FFT) processing on the time-series imaging data (image data) at the same position as described above, and each temperature as a signal component in which noise is reduced (suppressed). Extract information. That is, this FFT processing function is a function of noise reduction processing or noise suppression processing.
Then, the CPU 41 further calculates a temperature gradient as a temperature amplitude ΔT, an average temperature at a short time interval, or a temporal temperature change rate.

図6(B)の例では、パルス照射して、そのパルス照射に同期して時系列に赤外撮像した信号(データ)における同じ位置に関して最大値と最小値との差を温度振幅ΔTとして示している。
このような周期的な特性を示さない場合を含めて、適宜の時間当たり、若しくは時間的な温度の変化率としての温度勾配を算出する。
CPU41は、ノイズ提言処理後のデータから、温度振幅ΔTや温度勾配を算出する。なお、温度勾配は、図6(A)の場合には、余弦状に変化するものとなる。
そして、CPU41は、温度振幅ΔT若しくは温度勾配を算出した後は、それを算出するのに用いた複数フレームのデータを、例えば加算平均、つまり平均温度や温度勾配の平均値を画像化する。つまり、CPU41は、各位置でのデータの加算平均した温度振幅ΔT或いは温度勾配の平均値のデータをD/A変換器46を介して画像信号(映像信号)に変換し、モニタ8に出力する。この場合、FFT処理する複数フレームの画像データを時系列に1つ或いは複数フレーム分づつ更新する処理をして、動画で画像化する。
In the example of FIG. 6B, the difference between the maximum value and the minimum value is shown as the temperature amplitude ΔT with respect to the same position in the signal (data) obtained by pulse irradiation and time-series infrared imaging in synchronization with the pulse irradiation. ing.
Including the case where such periodic characteristics are not shown, a temperature gradient is calculated per appropriate time or as a temporal temperature change rate.
The CPU 41 calculates the temperature amplitude ΔT and the temperature gradient from the data after the noise recommendation process. Note that the temperature gradient changes in a cosine shape in the case of FIG.
Then, after calculating the temperature amplitude ΔT or the temperature gradient, the CPU 41 images the data of a plurality of frames used to calculate the temperature average, for example, an average value of the average temperature and the temperature gradient. That is, the CPU 41 converts the data of the temperature amplitude ΔT obtained by adding and averaging the data at each position or the average value of the temperature gradient into an image signal (video signal) via the D / A converter 46 and outputs the image signal to the monitor 8. . In this case, the image data of a plurality of frames to be subjected to the FFT processing is updated in time series one by one or a plurality of frames, and converted into a moving image.

このような構成による本実施例の作用を説明する。図1に示すように内視鏡5を光源装置6及びCCU7に接続して、電源を投入する。電源投入時の状態は、例えば図1に示すように通常観察モード状態に初期設定されるようにしている。
この通常観察モード状態においては、光源装置6は、図1に示すように照明光路上には、通常光ランプ19aが配置され、この通常光ランプ19aは、ランプ点灯/パルス点灯回路22からランプ点灯電力が供給され、通常光ランプ19aは、通常光(可視光)を連続発光する。
また、この状態においては、カメラヘッド4内における撮像光路上には、通常用撮像素子33aが配置されており、この通常光による照明光のもとで内視鏡5による通常光観察を行うことができる。
The operation of the present embodiment having such a configuration will be described. As shown in FIG. 1, the endoscope 5 is connected to the light source device 6 and the CCU 7, and the power is turned on. The state when the power is turned on is initially set to a normal observation mode state as shown in FIG. 1, for example.
In this normal observation mode state, the light source device 6 is provided with a normal light lamp 19 a on the illumination optical path as shown in FIG. 1, and this normal light lamp 19 a is lit from the lamp lighting / pulse lighting circuit 22. Electric power is supplied, and the normal light lamp 19a continuously emits normal light (visible light).
In this state, the normal imaging element 33a is arranged on the imaging optical path in the camera head 4, and normal light observation by the endoscope 5 is performed under the illumination light by the normal light. Can do.

従って、術者は、この内視鏡5の挿入部11を患者2の腹部内部等に挿入し、観察対象部位25を観察できるように設定する。
この通常観察モードの状態においては、撮像素子駆動回路38から通常用撮像素子33aに撮像素子駆動信号が印加され、この通常用撮像素子33aにより撮像された可視光の画像に対応する映像信号が信号処理回路39により生成され、モニタ8に表示される。 一方、術者が観察対象部位25の内部の血管51を観察しようとする場合には、切替レバー34を操作して、観察モードを赤外観察モードに切り替える。
すると、切替レバー34による切替信号により、光源装置6内のモータ17と、カメラヘッド4内のモータ35とは回転して、この赤外観察システム1は、図7に示すように赤外光観察モードの動作状態に切り替わる。
Therefore, the surgeon inserts the insertion portion 11 of the endoscope 5 into the abdomen of the patient 2 and sets the observation target region 25 so as to be observed.
In the normal observation mode, an image sensor driving signal is applied from the image sensor driving circuit 38 to the normal image sensor 33a, and a video signal corresponding to the visible light image captured by the normal image sensor 33a is a signal. It is generated by the processing circuit 39 and displayed on the monitor 8. On the other hand, when the surgeon intends to observe the blood vessel 51 in the observation target region 25, the switching lever 34 is operated to switch the observation mode to the infrared observation mode.
Then, the motor 17 in the light source device 6 and the motor 35 in the camera head 4 are rotated by the switching signal from the switching lever 34, and the infrared observation system 1 performs infrared light observation as shown in FIG. Switch to the operating state of the mode.

この赤外光観察モードにおいては、光源装置6は、図7に示すように照明光路上には、IRランプ19bが配置され、このIRランプ19bは、ランプ点灯/パルス点灯回路22からパルス点灯電力が供給され、IRランプ19bは、図8(A)に示すようにパルス点灯し、ライトガイド15を介して先端面から赤外光がパルス照射される。
つまり、図9のステップS1に示すように、患者2の体内における観察対象部位25側には赤外光がパルス照射される。また、上記切替レバー34による操作により、カメラヘッド4内における撮像光路上には、IR用撮像素子33bが配置される。
そして、図8(B)に示すように図8(A)のパルス点灯に同期して、赤外撮像を行う。つまり、図9のステップS2に示すようにパルス点灯(パルス照射)に同期して、IR用撮像素子33bは、パルス照射の所定周期に同期してサンプリングして赤外撮像を行う。
In this infrared light observation mode, as shown in FIG. 7, in the infrared light observation mode, the IR lamp 19b is disposed on the illumination optical path, and this IR lamp 19b is supplied with pulse lighting power from the lamp lighting / pulse lighting circuit 22. The IR lamp 19b is pulse-lit as shown in FIG. 8A, and infrared light is pulsed from the front end surface via the light guide 15.
That is, as shown in step S <b> 1 of FIG. 9, infrared light is pulse-irradiated on the observation target region 25 side in the patient 2. Further, an IR imaging element 33 b is arranged on the imaging optical path in the camera head 4 by the operation by the switching lever 34.
Then, as shown in FIG. 8B, infrared imaging is performed in synchronization with the pulse lighting in FIG. That is, as shown in step S2 of FIG. 9, in synchronization with pulse lighting (pulse irradiation), the IR imaging element 33b performs infrared imaging by sampling in synchronization with a predetermined period of pulse irradiation.

このIR用撮像素子33bにより撮像された撮像信号は、図8(C)に示すように高速で読み出される。読み出された撮像信号は、信号処理回路39により、信号処理され、映像信号に変換され、サンプリング処理回路40に入力される。
図5に示すようにサンプリング処理回路40内のCPU41は、パルス点灯のタイミング信号Spが入力される状態になると、切替スイッチ42を図5に示すように接点bがONとなるように切替える。そして、信号処理回路39から入力される映像信号は、A/D変換器43によりデジタルの信号データに変換されて、例えばタイミング信号Spに同期した図示しないクロックパルスのタイミングのアドレスで、RAM44に格納される。 観察対象部位25の生体組織表面の内部に血管51が存在した場合におけるパルス照射に同期したサンプリング赤外撮像により得られるデータ例を図6(A)に示している。 そして、サンプリングされたデータは、図8(D)及び図9のステップ3に示すようにRAM44に格納される。
The imaging signal imaged by the IR imaging element 33b is read at a high speed as shown in FIG. The read image signal is subjected to signal processing by the signal processing circuit 39, converted into a video signal, and input to the sampling processing circuit 40.
As shown in FIG. 5, the CPU 41 in the sampling processing circuit 40 switches the changeover switch 42 so that the contact b is turned on as shown in FIG. 5 when the pulse lighting timing signal Sp is input. The video signal input from the signal processing circuit 39 is converted into digital signal data by the A / D converter 43 and stored in the RAM 44 at, for example, an address of a clock pulse timing (not shown) synchronized with the timing signal Sp. Is done. FIG. 6A shows an example of data obtained by sampling infrared imaging synchronized with pulse irradiation when a blood vessel 51 is present inside the living tissue surface of the observation target region 25. The sampled data is stored in the RAM 44 as shown in step 3 of FIG. 8D and FIG.

RAM44に格納された時系列のデータは、次のステップS4においてCPU41によりFFT処理される。つまり、図6(B)に示すように実際には、ばらついた測定値が得られるが、数フレームないしは数10フレーム分の画像データにおける、それぞれ同じ座標位置の画素データに対して、CPU41はFFT処理を行うことにより、サンプリング周期に関して同じ周波数成分となる信号成分を抽出でき、サンプリング周期に殆ど無関係で発生するノイズ成分を低減ないしは除去できる。
このFFT処理によりCPU41は、次のステップS5において温度振幅ΔTの情報と、時間的な温度変化率としての温度勾配の情報を算出する。なお、FFT処理の代わりに、例えばウェーブレット変換処理でノイズを抑圧して信号成分を抽出するようにしても良い。
The time-series data stored in the RAM 44 is FFT processed by the CPU 41 in the next step S4. That is, as shown in FIG. 6B, actually, the measured values vary, but the CPU 41 performs FFT on the pixel data at the same coordinate position in the image data for several frames or several tens of frames. By performing the processing, it is possible to extract signal components having the same frequency component with respect to the sampling period, and it is possible to reduce or eliminate noise components generated almost independently of the sampling period.
By this FFT processing, the CPU 41 calculates information on the temperature amplitude ΔT and information on the temperature gradient as a temporal temperature change rate in the next step S5. Note that instead of the FFT processing, for example, signal components may be extracted by suppressing noise by wavelet transform processing.

また、温度振幅ΔTの情報から次のステップS6においてCPU41は、例えば温度振幅ΔTの加算平均値(温度勾配の適宜の時間での平均値でも良い)を算出する処理を行い、さらにステップS7に示すように例えば加算平均値をD/A変換器46を経てモニタ8に出力し、画像化する。
なお、加算平均化の処理を行う際、全体の平均値を減算した差分量として画像化することにより、血管51とその他の生体組織との赤外における特性の差異に基づく温度差の情報をより鮮明に画像化するようにしても良い。
そして、モニタ8には、例えば図10に示すような血管の画像を得ることができる。図10は、実線が本実施例による血管51の画像を示し、点線が例えば赤外光を連続照射した時に得られる血管51の不鮮明となる画像を模式的に示す。
Further, in the next step S6, the CPU 41 performs processing for calculating, for example, an average value of the temperature amplitude ΔT (may be an average value of the temperature gradient at an appropriate time) from the information of the temperature amplitude ΔT, and further shows in step S7. Thus, for example, the addition average value is output to the monitor 8 via the D / A converter 46 and imaged.
In addition, when performing the addition averaging process, by imaging as a difference amount obtained by subtracting the entire average value, more information on the temperature difference based on the difference in characteristics in the infrared between the blood vessel 51 and other living tissue can be obtained. You may make it image-form clearly.
For example, a blood vessel image as shown in FIG. 10 can be obtained on the monitor 8. In FIG. 10, the solid line shows an image of the blood vessel 51 according to the present embodiment, and the dotted line schematically shows an image in which the blood vessel 51 is blurred when, for example, infrared light is continuously irradiated.

赤外照射をパルス照射でなく、連続照射した場合には、IR用撮像素子33bに基づいて得られるデータは、図6(A)に示した波形例よりも血管51内の血液や生体組織での赤外吸収により、温度飽和若しくは赤外吸収に関与する格子振動モードが飽和し易くなったり、温度が周囲の組織に伝達されて、温度が均一化する等の現象で、血管部分と他の生体組織とで得られるデータの差異が小さくなる。
このため、連続照射の場合には、画像化すると、図10の点線のように、血管部分と他の生体組織との赤外光の反射光像、つまり温度差の影響が少ない不鮮明な輪郭の画像となる。
When infrared irradiation is not pulse irradiation but continuous irradiation, the data obtained based on the IR imaging device 33b is blood and biological tissue in the blood vessel 51 than the waveform example shown in FIG. Infrared absorption causes temperature saturation or the lattice vibration mode involved in infrared absorption to be easily saturated, or the temperature is transmitted to the surrounding tissue, and the temperature becomes uniform. The difference in data obtained between living tissues is reduced.
For this reason, in the case of continuous irradiation, when imaged, as shown by the dotted line in FIG. 10, the reflected light image of the infrared light between the blood vessel portion and the other biological tissue, that is, the blurred outline with little influence of the temperature difference. It becomes an image.

これに対して、本実施例においては、パルス照射することにより、各パルス照射時に得られる撮像信号は、照明光量自体が小さくなるため、ノイズの影響を受けやすくなるが、血管51内での血液による赤外吸収による温度飽和や他の生体組織での赤外吸収による温度飽和等に類する影響を最小化できる。例えば図6(A)の模式例に示すように、パルス照射を採用することにより、パルス照射停止期間が形成されるため、時間的な変化量が大きなデータを得ることができる。そして、生体組織と血管51との温度差によるデータをより忠実に検出できる。
そして、これらのデータにおける複数のフレーム分に対してFFT処理等のように相関量が無いノイズを抑圧し、(実質的に同一で)相関量が高い信号成分を抽出することにより、信号成分としての温度若しくは温度差情報を高いS/Nで算出することができるようになる。そして、画像化することにより、生体組織と血管との温度差の情報をより忠実に抽出でき、図10に示すように鮮明な血管の観察画像を得ることができる。
On the other hand, in this embodiment, the imaging signal obtained at the time of each pulse irradiation by the pulse irradiation is easily affected by noise because the amount of illumination light itself is small, but the blood in the blood vessel 51 It is possible to minimize the effects similar to temperature saturation due to infrared absorption due to IR and temperature saturation due to infrared absorption in other living tissues. For example, as shown in the schematic example of FIG. 6A, by adopting pulse irradiation, a pulse irradiation stop period is formed. Therefore, data with a large temporal change amount can be obtained. And the data by the temperature difference of a biological tissue and the blood vessel 51 can be detected more faithfully.
Then, noise having no correlation amount such as FFT processing is suppressed for a plurality of frames in these data, and a signal component having a high correlation amount (substantially the same) is extracted as a signal component. Temperature or temperature difference information can be calculated with a high S / N. And by imaging, the information of the temperature difference between a biological tissue and a blood vessel can be extracted more faithfully, and a clear blood vessel observation image can be obtained as shown in FIG.

このように本実施例によれば、赤外光のパルス照射のもとで撮像を行うことにより、生体組織の深部の血管の画像を観察することができる。従って、本実施例によれば、内視鏡観察下での手術等を円滑に行うことができる。
また、本実施例によれば、術者は切替えレバー34の操作により、通常観察モードと赤外のパルス点灯による赤外観察モードとを切り替えて所望とする観察モードで内視鏡観察を行うことができる。
次に本実施例による変形例を説明する。温度勾配に関して、例えば図6(A)に示す周期的に近い情報が得られた場合には、その情報を利用してCPU41は、1画面の画像の生成に利用するデータ数を決定する。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to observe an image of a blood vessel in a deep part of a living tissue by performing imaging under pulse irradiation of infrared light. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to smoothly perform an operation or the like under endoscopic observation.
Further, according to the present embodiment, the operator can perform endoscopic observation in a desired observation mode by switching between the normal observation mode and the infrared observation mode by infrared pulse lighting by operating the switching lever 34. Can do.
Next, a modification according to this embodiment will be described. Regarding the temperature gradient, for example, when information close to the period shown in FIG. 6A is obtained, the CPU 41 determines the number of data to be used for generating an image of one screen using the information.

より具体的に述べると、温度勾配の1周期の例えば1/4程度を単位として、その整数倍を1画面の画像の生成に利用するデータの数を決める。つまり、1周期の例えば1/4程度のデータを単位とすると、温度勾配が変化した場合にもその平均的な値を再現できると共に、撮像されるシーンの時間的な変化に対応できるものとなる。
そして、1画面の生成に用いるデータ数を、この単位の何倍のものにするかをユーザが選択設定できるようにしても良い。
この場合、倍数を大きくすれば、動きに対する追随性は低下するが、S/Nを大きくできる。換言すると、ユーザは、この倍数の選択設定により、トレードオフ関係となる動画における動きの追随性とS/Nを優先する程度に応じて適切に設定できる。
More specifically, the number of data to be used for generating an image of one screen is determined by using, for example, about 1/4 of one period of the temperature gradient as a unit. In other words, if data of about 1/4 of one cycle is used as a unit, the average value can be reproduced even when the temperature gradient changes, and the temporal change of the imaged scene can be dealt with. .
Then, the user may be able to select and set how many times the number of data used for generating one screen is this unit.
In this case, if the multiple is increased, the followability to the movement is lowered, but the S / N can be increased. In other words, the user can appropriately set the multiple according to the degree of priority given to the tracking of the motion and the S / N in the moving image having the trade-off relationship by the selection setting of multiples.

本変形例によれば、温度勾配の情報から1画面の画像を生成する場合に実際に使用するデータ数を適切に設定できる。
本実施例においては、パルス照射する場合の周期は一定として、特に言及していないが次の実施例2で説明するように、温度勾配の情報等からその周期を可変設定するようにしても良い。
According to this modification, it is possible to appropriately set the number of data actually used when an image of one screen is generated from temperature gradient information.
In the present embodiment, the period in the case of pulse irradiation is assumed to be constant, and although not specifically mentioned, the period may be variably set based on temperature gradient information and the like as described in the second embodiment. .

次に図11及び図12を参照して本発明の実施例2を説明する。図11は、本発明の実施例2の赤外観察システム1Bを示す。この赤外観察システム1Bは、実施例1における図7に示す赤外観察システム1において、IRランプ19bの前に、例えば水分の吸収特性における吸収のピーク波長となる波長帯を透過するバンドパルフィルタ60が設けてある。
また、本実施例においては、サンプリング処理回路40内のCPU41(図5参照)は、光源装置6内のランプ点灯/パルス点灯回路22に内蔵されたパルス発生回路22aに制御信号Scを送る。パルス発生回路22aは、この制御信号Scにより、パルス点灯を行う際に発生するパルスの周期などを変更する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 11 shows an infrared observation system 1B according to the second embodiment of the present invention. This infrared observation system 1B is a band pal filter that transmits, for example, a wavelength band that is a peak wavelength of absorption in the moisture absorption characteristic before the IR lamp 19b in the infrared observation system 1 shown in FIG. 60 is provided.
In this embodiment, the CPU 41 (see FIG. 5) in the sampling processing circuit 40 sends a control signal Sc to the pulse generation circuit 22 a built in the lamp lighting / pulse lighting circuit 22 in the light source device 6. The pulse generation circuit 22a changes the period of pulses generated when performing pulse lighting, etc., according to the control signal Sc.

図12は図3に示した血液等の透過特性に設定したバンドパスフィルタ60の透過波長帯を示す。この透過特性中において、(血液の特性に近い)水分の透過率が最低、つまり吸収がピークとなる波長帯1.45μm±0.15μm(その帯域を符号Raで示す)や、波長帯1.9μm±0.2μm(符号Rbで示す)にバンドパスフィルタ60の透過帯域が設定されている。なお、バンドパスフィルタ60の透過波長帯を水分の透過率の吸収ピークの波長帯に限らず、血液と他の生体組織との透過率が大きく異なる波長帯に設定しても良い。
その他の構成は、実施例1と同様である。次に本実施例の作用を説明する。
本実施例は、通常観察モードに関しては実施例1と同じ作用となる。
FIG. 12 shows the transmission wavelength band of the band-pass filter 60 set to the transmission characteristics of blood or the like shown in FIG. Among these transmission characteristics, the transmittance of water (similar to the characteristics of blood) is the lowest, that is, a wavelength band of 1.45 μm ± 0.15 μm where the absorption reaches a peak (the band is indicated by the symbol Ra), The transmission band of the band pass filter 60 is set to 9 μm ± 0.2 μm (indicated by the symbol Rb). Note that the transmission wavelength band of the bandpass filter 60 is not limited to the absorption peak wavelength band of moisture transmittance, and may be set to a wavelength band in which the transmittance between blood and other living tissue is greatly different.
Other configurations are the same as those of the first embodiment. Next, the operation of this embodiment will be described.
The present embodiment has the same operation as that of the first embodiment with respect to the normal observation mode.

また、赤外光観察モードに切り替えた場合、観察対象部位25側には、バンドパスフィルタ60を通した波長帯の赤外光を用いることにより、脂肪等の生体組織と血液、血管の透過率の差を大きくできる。このため、実施例1の場合よりもコントラストの良い血管の温度差による画像を得ることができるようになる。
また、本実施例は、実施例1で説明した作用の他に以下の作用を有する。モニタ8には、実施例1で説明したようにパルス照射のもとで撮像した画像を表示する。この場合、ユーザはモニタ8に表示された画像における例えば血管部分と考えられる関心部位をマウス61で指示する。
CPU41は、この指示を受けて、その関心部位に対応するデータをRAM44から読み出し、例えば図6(A)に示すように時系列で表示する。このデータ表示を行う際に、FFT処理により、ノイズ低減処理を行うようにしても良い。
When the mode is switched to the infrared light observation mode, infrared light in a wavelength band that has passed through the bandpass filter 60 is used on the observation target region 25 side, so that the transmittance of living tissue such as fat, blood, and blood vessels can be obtained. The difference can be increased. For this reason, it is possible to obtain an image due to a temperature difference of the blood vessel with a better contrast than in the case of the first embodiment.
In addition to the operations described in the first embodiment, the present embodiment has the following operations. As described in the first embodiment, the monitor 8 displays an image picked up under pulse irradiation. In this case, the user uses the mouse 61 to indicate a region of interest considered to be, for example, a blood vessel portion in the image displayed on the monitor 8.
In response to this instruction, the CPU 41 reads data corresponding to the region of interest from the RAM 44 and displays it in time series as shown in FIG. 6A, for example. When performing this data display, noise reduction processing may be performed by FFT processing.

ユーザは、図6(A)のような温度変化、つまり周期的な温度勾配が形成される場合には、パルス点灯の周期等を変更しなくても良い。この場合には、実施例1の作用と同様となる。一方、例えばパルス点灯における点灯時間が長すぎると、図6(A)に比べて温度変化ないしは温度勾配が小さく、またピーク部分の値も小さく、時間的にブロードな特性になることが予想される。
このような特性が表示された場合には、ユーザはマウス61を操作して、パルス点灯の周期を短くするようにCPU41に指示する。CPU41は、この指示を受けて、ランプ点灯/パルス点灯回路22に内蔵されたパルス発生回路22aに制御信号Scを送り、パルス点灯の周期を短くする。つまりパルス照射の周期を変更する。パルス点灯の周期を短くすることにより、温度飽和に類する影響を軽減して、血管をより鮮明に観察できる画像を得ることができる。
The user does not have to change the pulse lighting cycle or the like when the temperature change as shown in FIG. 6A, that is, a periodic temperature gradient is formed. In this case, the operation is the same as that of the first embodiment. On the other hand, for example, if the lighting time in pulse lighting is too long, the temperature change or the temperature gradient is small compared to FIG. .
When such a characteristic is displayed, the user operates the mouse 61 to instruct the CPU 41 to shorten the pulse lighting cycle. In response to this instruction, the CPU 41 sends a control signal Sc to the pulse generation circuit 22a built in the lamp lighting / pulse lighting circuit 22 to shorten the pulse lighting cycle. That is, the period of pulse irradiation is changed. By shortening the pulse lighting cycle, it is possible to reduce an influence similar to temperature saturation and obtain an image that allows a blood vessel to be observed more clearly.

なお、パルス点灯の周期を変更する指示操作をユーザが行う代わりに、CPU41が行うようにしても良い。この場合には、CPU41は、予めROM45内に格納された基準の温度勾配の特性データと比較して、パルス点灯の周期を変更する。基準の特性データに比較して、実際に得られる温度勾配の時間的な変化の特性が小さい上記のような場合には、そのパルス点灯の周期を短くする。或いは周期を一定のままで、少なくとも、パルス照射の時間の比率を小さくしたり、停止時間の比率を大きくしたりする変更を行う。このようにすることにより、温度飽和に類する影響を軽減できる。
このように本実施例によれば、血液と他の生体組織との透過率との差が大きい波長帯の赤外光のパルス照射により撮像を行うようにしているので、実施例1の場合よりもコントラストの良い血管の画像を得ることができる。
なお、温度勾配の情報が得られた後にパルス点灯の周期を変更設定する場合に限らず、ユーザがパルス点灯の周期を任意の時に変更設定しても良い。
また、パルス照射(パルス点灯)の周期を変更可能に設定しているので、観察しようとする部位や条件が異なるような場合においても、より適切なパルス照射状態に設定して赤外観察ができる効果がある。
Note that the CPU 41 may perform the instruction operation for changing the pulse lighting cycle instead of the user. In this case, the CPU 41 changes the pulse lighting cycle in comparison with the reference temperature gradient characteristic data stored in the ROM 45 in advance. When the characteristic of temporal change of the temperature gradient actually obtained is small compared to the reference characteristic data, the pulse lighting cycle is shortened. Alternatively, the period is kept constant, and at least the pulse irradiation time ratio is reduced or the stop time ratio is increased. By doing in this way, the influence similar to temperature saturation can be reduced.
Thus, according to the present embodiment, imaging is performed by pulse irradiation of infrared light in a wavelength band in which the difference between the transmittance of blood and other living tissue is large. It is also possible to obtain a blood vessel image with good contrast.
Note that the pulse lighting cycle may be changed and set by the user at any time, not only when the pulse lighting cycle is changed and set after the temperature gradient information is obtained.
In addition, since the period of pulse irradiation (pulse lighting) is set to be changeable, infrared observation can be performed by setting a more appropriate pulse irradiation state even when the site and conditions to be observed are different. effective.

生体組織に対する透過率が高い赤外光をパルス照射し、連続照射に発生する影響を軽減して、血管と他の生体組織との赤外光に対する特性の差異から生体組織の深部における血管に対しても鮮明な画像得られるようになり、内視鏡観察下での外科手術等を円滑に行うことができる。   Infrared light with high transmittance to living tissue is pulsed to reduce the effect of continuous irradiation, and due to differences in characteristics of blood vessels and other living tissue with respect to infrared light, However, a clear image can be obtained, and a surgical operation or the like under endoscopic observation can be performed smoothly.

図1は本発明の実施例1の赤外観察システムの全体構成図。FIG. 1 is an overall configuration diagram of an infrared observation system according to a first embodiment of the present invention. 図2は可視から近赤外域における生体組織における散乱/吸収の特性の概略を示す図。FIG. 2 is a diagram showing an outline of scattering / absorption characteristics in a living tissue in the visible to near-infrared region. 図3は本実施例において使用する赤外の波長領域における生体組織が筋肉、脂肪、血管、血液等の場合における透過率の特性図。FIG. 3 is a characteristic diagram of transmittance when the living tissue in the infrared wavelength region used in this embodiment is muscle, fat, blood vessel, blood, or the like. 図4は生体の組織、臓器における水分含有量を示す図。FIG. 4 is a diagram showing the water content in tissues and organs of a living body. 図5はサンプリング処理回路の構成を示すブロック図。FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a sampling processing circuit. 図6はサンプリング処理回路による温度差検出を行う説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram for detecting a temperature difference by a sampling processing circuit. 図7は赤外観察時における赤外観察システムの全体構成図。FIG. 7 is an overall configuration diagram of an infrared observation system during infrared observation. 図8は赤外観察時におけるパルス照射及び赤外撮像のタイミングを示す図。FIG. 8 is a diagram showing the timing of pulse irradiation and infrared imaging during infrared observation. 図9は赤外観察時における動作のフローチャート図。FIG. 9 is a flowchart of the operation during infrared observation. 図10は本実施例により得られる血管の画像例を示す図。FIG. 10 is a view showing an example of a blood vessel image obtained by this embodiment. 図11は本発明の実施例2の赤外観察時における赤外観察システムの全体構成図。FIG. 11 is an overall configuration diagram of an infrared observation system at the time of infrared observation in Example 2 of the present invention. 図12は透過率特性上に設定したバンドパスフィルタの透過波長帯を示す図。FIG. 12 is a diagram showing a transmission wavelength band of a bandpass filter set on the transmittance characteristic. 図13はヘモグロビンによる可視及び近赤外領域における吸光特性を示す図。FIG. 13 is a diagram showing absorption characteristics in the visible and near-infrared regions with hemoglobin.

符号の説明Explanation of symbols

1…赤外観察システム
2…患者
3…光学式内視鏡
4…カメラヘッド
5…内視鏡
6…光源装置
7…CCU
8…モニタ
11…挿入部
19a…通常光ランプ
19b…IRランプ
22…ランプ点灯/パルス点灯回路
33a…通常用撮像素子
33b…IR用撮像素子
38…撮像素子駆動回路
39…信号処理回路
40…サンプリング処理回路
41…CPU
41a…温度差算出処理
41b…温度勾配算出処理
44…RAM
51…血管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Infrared observation system 2 ... Patient 3 ... Optical endoscope 4 ... Camera head 5 ... Endoscope 6 ... Light source device 7 ... CCU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 8 ... Monitor 11 ... Insertion part 19a ... Normal light lamp 19b ... IR lamp 22 ... Lamp lighting / pulse lighting circuit 33a ... Normal image sensor 33b ... IR image sensor 38 ... Image sensor drive circuit 39 ... Signal processing circuit 40 ... Sampling Processing circuit 41 ... CPU
41a ... temperature difference calculation processing 41b ... temperature gradient calculation processing 44 ... RAM
51 ... Blood vessels

Claims (6)

赤外光を生体組織にパルス照射するパルス照射手段と、
パルス照射時における前記赤外光が照射された生体組織を撮像する赤外撮像手段と、
前記赤外撮像手段によりパルス照射停止時間が形成された状態で、異なる時刻のパルス照射時に撮像された複数の出力信号から、前記生体組織内部の血管と、該血管内の血液と赤外光に対する光学特性が異なる他の生体組織との温度差に対応する画像を生成する画像生成手段と、
を備えたことを特徴とする赤外観察システム。
Pulse irradiation means for irradiating a living tissue with pulsed infrared light; and
Infrared imaging means for imaging the biological tissue irradiated with the infrared light at the time of pulse irradiation;
With a pulse irradiation stop time formed by the infrared imaging means, a plurality of output signals imaged at the time of pulse irradiation at different times are used for blood vessels in the living tissue, blood in the blood vessels, and infrared light. Image generating means for generating an image corresponding to a temperature difference with other biological tissue having different optical characteristics;
An infrared observation system characterized by comprising:
前記画像生成手段は、前記パルス照射に同期して、前記赤外撮像手段の出力信号を時系列でサンプリングした複数のデータから、異なる時刻における同じ位置に対するデータの時間的な温度変化率としての温度勾配を算出する温度勾配算出手段を有することを特徴とする請求項1に記載の赤外観察システム。   The image generation means synchronizes with the pulse irradiation, from a plurality of data obtained by sampling the output signal of the infrared imaging means in time series, the temperature as the temporal temperature change rate of the data for the same position at different times The infrared observation system according to claim 1, further comprising a temperature gradient calculation unit that calculates a gradient. 前記温度勾配算出手段の算出結果に基づき、前記画像を生成するのに用いる前記複数の出力信号に用いるデータの数の設定制御若しくはデータ処理をする制御手段を有することを特徴とする請求項2に記載の赤外観察システム。   The apparatus according to claim 2, further comprising a control unit configured to perform setting control or data processing of the number of data used for the plurality of output signals used for generating the image based on a calculation result of the temperature gradient calculation unit. The described infrared observation system. 前記制御手段は、前記画像の生成に用いる複数のデータに対してノイズ抑圧のデータ処理を行うことを特徴とする請求項3に記載の赤外観察システム。   The infrared observation system according to claim 3, wherein the control unit performs data processing for noise suppression on a plurality of data used for generating the image. 前記パルス照射の赤外光の波長は、水分の吸収ピーク付近に設定されることを特徴とする請求項1に記載の赤外観察システム。   The infrared observation system according to claim 1, wherein the wavelength of infrared light of the pulse irradiation is set in the vicinity of a moisture absorption peak. さらに前記パルス照射の周期を変更設定する周期設定手段を有することを特徴とする請求項1に記載の赤外観察システム。   The infrared observation system according to claim 1, further comprising cycle setting means for changing and setting the cycle of the pulse irradiation.
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