JP5231511B2 - 内視鏡診断装置 - Google Patents

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Description

本発明は、内視鏡装置で撮像した画像に基づいて、血中ヘモグロビンの酸素飽和度の情報を算出し、酸素飽和度の分布を疑似カラー画像として表示する内視鏡診断装置に関するものである。
近年の医療分野では、電子内視鏡を用いた診断や治療が数多く行なわれている。電子内視鏡は、被検者の体腔内に挿入される細長の挿入部を備えており、この挿入部の先端にはＣＣＤなどの撮像装置が内蔵されている。また、電子内視鏡は光源装置に接続されており、光源装置で発せられた光は、挿入部の先端から体腔内部に対して照射される。このように体腔内部に光が照射された状態で、体腔内の被検体組織が、挿入部の先端の撮像装置によって撮像される。撮像により得られた画像は、電子内視鏡に接続されたプロセッサ装置で各種処理が施された後、モニタに表示される。したがって、電子内視鏡を用いることによって、被検者の体腔内の画像をリアルタイムに確認することができるため、診断などを確実に行うことができる。
光源装置には、波長が青色領域から赤色領域にわたる白色の広帯域光を発することができるキセノンランプなどの白色光光源が用いられている。体腔内の照射に白色の広帯域光を用いることで、撮像画像から被検体組織全体を把握することができる。しかしながら、広帯域光を照射したときに得られる撮像画像からは、被検体組織全体を大まかに把握することはできるものの、微細血管、深層血管、ピットパターン（腺口構造）、陥凹や隆起といった凹凸構造などの被検体組織は明瞭に観察することが難しいことがある。このような被検体組織に対しては、特定の波長範囲に制限した狭帯域光を照射することで、明瞭に観察できるようになることが知られている。また、狭帯域光を照射したときの画像データから、血管中の酸素飽和度など被検体組織に関する各種情報を取得し、その取得した情報を画像化させることが知られている。
例えば、特許文献１では、狭帯域光を用いて酸素飽和度画像を得るものとして、キセノンランプから発せられる広帯域光から、帯域制限フィルタにより、近赤外領域の３波長の狭帯域光（ＩＲ１，ＩＲ２，ＩＲ３）、または、可視光領域の３波長の狭帯域光（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）を分離して、各狭帯域光の画像を面順次で取得する例が示されている。いずれの組み合わせも、血中ヘモグロビンの酸素飽和度に応じて光の吸収度（吸光度）が変化する波長範囲の２つの狭帯域光と変化しない波長範囲の１つの狭帯域光とを組み合わせたものになっている。また、特許文献１には、３波長の狭帯域光に対応する３つの信号のうち２つを選択し、その差を検出して酸素飽和度画像をモノクロあるいは疑似カラーで表示することが記載されている。
特許２６４８４９４号公報
一般に、生体組織の光の反射率は、血中ヘモグロビンの酸素飽和度、血管の深さ、血液量（血管の太さあるいは血管の密度に対応）の３つの要因に依存して変化する。従って、特許文献１では、酸素飽和度の分布を画像化して表示することはできるが、血管の深さおよび血液量の変化が酸素飽和度に与える影響が考慮されていないため、酸素飽和度を正確に算出することができない虞があるという問題点があった。
本発明の目的は、血管深さ、さらには、血液量の影響を考慮して酸素飽和度を正確に算出し、酸素飽和度の分布を疑似カラー画像として表示することができる内視鏡診断装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、被検体に照明光を照射し、その反射光を撮像素子で撮像して、血中ヘモグロビンの酸素飽和度に応じて吸光係数が変化する２つの波長範囲の反射光に対応する第１および第２の画像信号および前記吸光係数が変化しない１つの波長範囲の反射光に対応する第３の画像信号を含む、４６０〜７００ｎｍの波長範囲の異なる３つ以上の反射光に対応する画像信号を取得する内視鏡装置と、前記取得した画像信号に基づいて、前記被検体の血液量および血中ヘモグロビンの酸素飽和度の情報を算出する血液量−酸素飽和度算出手段と、前記酸素飽和度の情報に基づいて、酸素飽和度の分布を疑似カラー画像として表示する画像表示手段とを備え、前記血液量−酸素飽和度算出手段は、前記第１の画像信号と前記第３の画像信号との第１信号比、および、前記第２の画像信号と前記第３の画像信号との第２信号比と、前記血液量および前記酸素飽和度との相関関係が記憶された相関関係記憶部を有し、前記第１〜第３の画像信号から前記第１および第２信号比を算出し、該相関関係記憶装置に記憶された相関関係を用いて、前記算出した第１および第２信号比に対応する前記血液量および前記酸素飽和度の情報を算出するものであることを特徴とする内視鏡診断装置を提供するものである。
ここで、前記第１信号比の値は、酸素飽和度、および血液量の両方に依存して変化するものであり、前記第２信号比の値は、血液量に依存して変化するものであることが好ましい。
また、前記内視鏡装置は、前記第１の画像信号として、４６０〜４８０ｎｍの波長範囲の反射光に対応する画像信号、前記第２の画像信号として、５９０〜７００ｎｍの波長範囲の反射光に対応する画像信号、前記第３の画像信号として、５４０〜５８０ｎｍの波長範囲を含む反射光に対応する画像信号を取得するものであることが好ましい。
また、前記内視鏡装置は、第１フレームで中心波長４７３ｎｍの光を被検体に照射し、その反射光をカラーの撮像素子で撮像して前記第１の画像信号を取得し、第２フレームで中心波長４４５ｎｍの励起光を導光して内視鏡スコープの先端部に配置された蛍光体に照射することによって、該蛍光体を透過した励起光および該蛍光体から発せられる励起発光光を含む疑似白色光を被検体に照射し、その反射光を前記カラーの撮像素子で撮像して前記第２および第３の画像信号を取得するものであることが好ましい。
また、前記内視鏡装置は、中心波長４７３ｎｍの励起光を導光して内視鏡スコープの先端部に配置された蛍光体に照射することによって、該蛍光体を透過した励起光および該蛍光体から発せられる励起発光光を含む疑似白色光を被検体に照射し、その反射光をカラーの撮像素子で撮像して前記第１〜第３の画像信号を取得するものであることが好ましい。
また、前記内視鏡装置は、白色光光源から発せられる白色光を狭帯域フィルタでフィルタリングして、第１フレームで４６０〜４８０ｎｍの波長範囲の光を被検体に照射し、その反射光をモノクロの撮像素子で撮像して前記第１の画像信号を取得し、第２フレームで５４０〜５８０ｎｍの波長範囲の光を被検体に照射し、その反射光を前記モノクロの撮像素子で撮像して前記第３の画像信号を取得し、第３フレームで５９０〜７００ｎｍの波長範囲の光を被検体に照射し、その反射光を前記モノクロの撮像素子で撮像して前記第２の画像信号を取得するものであることが好ましい。
また、前記内視鏡装置は、白色光光源から発せられる白色光を第１および第２の狭帯域フィルタでフィルタリングして、４６０〜４８０ｎｍの波長範囲の光、および、５４０〜７００ｎｍの波長範囲の光を被検体に同時に照射し、その反射光をカラーの撮像素子で撮像して前記第１〜第３の画像信号を取得するものであることが好ましい。
また、前記内視鏡装置は、白色光光源から発せられる白色光を狭帯域フィルタでフィルタリングして、第１フレームで５３０〜５５０ｎｍの波長範囲の光を被検体に照射し、その反射光をモノクロの撮像素子で撮像して前記第１の画像信号を取得し、第２フレームで５５５〜５６５ｎｍの波長範囲の光を被検体に照射し、その反射光を前記モノクロの撮像素子で撮像して前記第３の画像信号を取得し、第３のフレームで５９０〜７００ｎｍの波長範囲の光を被検体に照射し、その反射光を前記モノクロの撮像素子で撮像して前記第２の画像信号を取得するものであることが好ましい。
本発明によれば、血管の深さの影響を低減しつつ、血液量および酸素飽和度の情報を得ることができる。また、本発明によれば、画像信号から、血液量を考慮して酸素飽和度の情報を正確に算出し、酸素飽和度の分布を疑似カラー画像として表示することができる。
本発明に係る内視鏡診断装置の構成を表す一実施形態の外観図である。 図１に示す内視鏡診断装置の内部構成を表す第１の実施形態のブロック図である。 内視鏡スコープの先端部の正面図である。 青色レーザ光源からの青色レーザ光および青色レーザ光が蛍光体により波長変換された発光スペクトルを示すグラフである。 Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のカラーフィルタの分光透過率を示すグラフである。 ヘモグロビンの吸光係数を示すグラフである。 信号比Ｂ／ＧおよびＲ／Ｇと、血液量および酸素飽和度との相関関係を表すグラフである。 図１に示す内視鏡診断装置の内部構成を表す第２の実施形態のブロック図である。 図１に示す内視鏡診断装置の内部構成を表す第３の実施形態のブロック図である。 図１に示す内視鏡診断装置の内部構成を表す第４の実施形態のブロック図である。
以下、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明に係る内視鏡診断装置を詳細に説明する。
図１は、本発明に係る内視鏡診断装置の構成を表す一実施形態の外観図、図２は、その内部構成を表す第１の実施形態のブロック図である。これらの図に示すように、内視鏡診断装置１０は、所定の波長範囲の光を発生する光源装置１２と、光源装置１２から発せられる光を導光して被検体の被観察領域に照明光を照射し、その反射光等を撮像する内視鏡装置１４と、内視鏡装置１４で撮像した画像信号を画像処理するプロセッサ装置１６と、プロセッサ装置１６で画像処理して得られた内視鏡画像等を表示する表示装置１８と、入力操作を受け付ける入力装置２０とによって構成されている。
ここで、内視鏡診断装置１０は、白色光を被検体に照射し、その反射光を撮像して白色光画像を表示（して観察）する白色光観察モードと、波長範囲の異なる３つ以上の反射光に対応する画像信号に基づいて算出された血中ヘモグロビンの酸素飽和度を疑似カラー画像として表示（して観察）する酸素飽和度観察モードとを有する。観察モードは、内視鏡装置１４の切り替えスイッチ６３や入力装置２０から入力される指示に基づき、適宜切り替えられる。
光源装置１２は、光源制御部２２と、それぞれ波長範囲の異なるレーザ光を発する２種のレーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２と、コンバイナ２４と、カプラ２６とによって構成されている。
本実施形態において、レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２からは、それぞれ、中心波長が４７３ｎｍ、４４５ｎｍである、所定の波長範囲（例えば、中心波長±１０ｎｍ）の狭帯域光が発せられる。レーザ光源ＬＤ１は、酸素飽和度観察用の狭帯域光画像を撮像するための光源であり、レーザ光源ＬＤ２は、励起光を照射して、後述する内視鏡スコープの先端部に配置された蛍光体から白色光（疑似白色光）を発生させるための白色光観察用の光源である。
レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２は、プロセッサ装置１６の制御部６４によって制御される光源制御部２２によりそれぞれ個別にオンオフ制御および光量制御が行われ、各レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２の発光のタイミングや光量比は変更自在になっている。
上記のレーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２は、ブロードエリア型のＩｎＧａＮ系レーザダイオードが利用でき、また、ＩｎＧａＮＡｓ系レーザダイオードやＧａＮＡｓ系レーザダイオード等を用いることもできる。
各レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２から発せられるレーザ光は、集光レンズ（図示略）を介してそれぞれ対応する光ファイバに入力され、合波器であるコンバイナ２４により合波され、分波器であるカプラ２６により４系統の光に分波されてコネクタ部３２Ａに伝送される。なお、これに限らず、コンバイナ２４およびカプラ２６を用いずに、各レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２からのレーザ光を直接コネクタ部３２Ａに送出する構成としてもよい。
続いて、内視鏡装置１４は、被検体内に挿入される内視鏡スコープの先端から４系統（４灯）の照明光を出射する照明光学系と、被観察領域を撮像する１系統の撮像光学系とを有する、電子内視鏡である。内視鏡装置１４は、内視鏡スコープ２８と、その先端の湾曲操作や観察のための操作を行う操作部３０と、内視鏡装置１４を光源装置１２およびプロセッサ装置１６に着脱自在に接続するコネクタ部３２Ａ，３２Ｂとを備えている。
内視鏡スコープ２８は、可撓性を持つ軟性部３４と、湾曲部３６と、スコープ先端部３８とから構成されている。
湾曲部３６は、軟性部３４とスコープ先端部３８との間に設けられ、操作部３０に配置されたアングルノブ４０の回動操作により湾曲自在に構成されている。この湾曲部３６は、内視鏡装置１４が使用される被検体の部位等に応じて、任意の方向、任意の角度に湾曲でき、スコープ先端部３８を、所望の観察部位に向けることができる。
スコープ先端部３８には、図２に示すように、被観察領域へ光を照射する２つの照明窓４２Ａ，４２Ｂと、被観察領域からの反射光等を撮像する１つの観察窓４３が配置されている。
照明窓４２Ａの奥には、２系統の光ファイバ４４Ａ，４４Ｂが収納されている。光ファイバ４４Ａ，４４Ｂは、光源装置１２からコネクタ部３２Ａを介してスコープ先端部３８まで敷設されている。光ファイバ４４Ａの先端部（照明窓４２Ａ側）にはレンズ４６Ａ等の光学系が取り付けられている。一方、光ファイバ４４Ｂの先端部には蛍光体４８Ａが配置され、さらに蛍光体４８Ａの先にレンズ４６Ｂ等の光学系が取り付けられている。
同様に、照明窓４２Ｂの奥には、先端部にレンズ４６Ｃ等の光学系を有する光ファイバ４４Ｃと、先端部に蛍光体４８Ｂおよびレンズ４６Ｄ等の光学系を有する光ファイバ４４Ｄの、２系統の光ファイバが収納されている。
図３は、内視鏡スコープの先端部の正面図である。照明窓４２Ａ，４２Ｂは、観察窓４３を挟んでその両脇側に配置されている。そして、照明窓４２Ａ，４２Ｂ内に収納された４本の光ファイバ４４Ａ〜４４Ｄは、蛍光体４８Ａ，４８Ｂを備える光ファイバ４４Ｂ，４４Ｄ同士を結ぶ直線Ｌ１と、蛍光体を備えていない光ファイバ４４Ａ，４４Ｃ同士を結ぶ直線Ｌ２とが、観察窓４３の中心部Ｐで交差するように互い違いに配置されている。このように光ファイバ４４Ａ〜４４Ｄを配置することによって、照明むらの発生を防止することができる。
蛍光体４８Ａは、レーザ光源ＬＤ２からの青色レーザ光の一部を吸収して緑色〜黄色に励起発光する複数種の蛍光物質（例えばＹＡＧ系蛍光物質、或いはＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17）等の蛍光物質）を含んで構成される。白色光観察用の励起光が蛍光体４８Ａに照射されると、蛍光体４８Ａから発せられる緑色〜黄色の励起発光光（蛍光）と、蛍光体４８Ａにより吸収されず透過した青色レーザ光とが合わされて、白色光（疑似白色光）が生成される。
図４は、青色レーザ光源からの青色レーザ光及び青色レーザ光が蛍光体により波長変換された発光スペクトルを示すグラフである。レーザ光源ＬＤ２から発せられる青色レーザ光は、中心波長４４５ｎｍの輝線で表され、青色レーザ光による蛍光体４８Ａからの励起発光光は、概ね４５０ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲で発光強度が増大する分光強度分布となる。この励起発光光と青色レーザ光との合波光によって、上述した疑似白色光が形成される。蛍光体４８Ｂも同様である。
ここで、本発明でいう白色光とは、厳密に可視光の全ての波長成分を含むものに限らず、例えば、上述した疑似白色光を始めとして、基準色であるＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）等、特定の波長帯の光を含むものであればよい。つまり、本発明のいう白色光には、例えば、緑色から赤色にかけての波長成分を含む光や、青色から緑色にかけての波長成分を含む光等も広義に含まれるものとする。
前者（照明窓４２Ａ側）および後者（照明窓４２Ｂ側）の照明光学系は同等の構成および作用のものであって、照明窓４２Ａ，４２Ｂからは、基本的に同時に同等の照明光が照射される。
観察窓４３の奥には、被検体の被観察領域の像光を取り込むための対物レンズユニット５０等の光学系が取り付けられ、さらに対物レンズユニット５０の奥には、被観察領域の画像情報を取得するＣＣＤ(Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の撮像素子５２が取り付けられている。
撮像素子５２は、対物レンズユニット５０からの光を受光面（撮像面）で受光し、受光した光を光電変換して撮像信号（アナログ信号）を出力する。本実施形態の撮像素子５２はカラーＣＣＤイメージセンサであり、その受光面には、図５に示す分光透過率を有するＲ色、Ｇ色、Ｂ色のカラーフィルタ５４，５６，５８が設けられ、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の３色の画素を１組として、複数組の画素がマトリクス状に配列されている。
白色光は、その波長範囲が約４７０〜７００ｎｍであるため、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のカラーフィルタ５４，５６，５８は、白色光のうちそれぞれの分光透過率に応じた波長の光を透過し、Ｒ画素、Ｇ画素およびＢ画素の撮像信号が出力される。一方、半導体レーザＬＤ１から発せられるレーザ光は、中心波長が４７３ｎｍであるため、その反射光はＢ色のカラーフィルタ５８のみを透過し、Ｂ画素の撮像信号のみが出力される。
光源装置１２から発せられる４系統の光は、それぞれ対応する光ファイバ４４Ａ〜４４Ｄによってスコープ先端部３８まで導光され、導光される光、もしくは、導光される光が蛍光体４８Ａ，４８Ｂに照射され、蛍光体４８Ａ，４８Ｂから発せられる白色光が、スコープ先端部３８の照明窓４２Ａ，４２Ｂから被検体の被観察領域に向けて照射される。そして、照明光が照射された被観察領域の様子が対物レンズユニット５０等により撮像素子５２の受光面上に結像され、撮像素子５２で光電変換されて撮像される。
撮像素子５２からは、撮像された被検体の被観察領域の撮像信号（アナログ信号）が出力される。撮像素子５２から出力される各画像の撮像信号（アナログ信号）は、スコープケーブル６０を通じてＡ／Ｄ変換器６２に入力される。Ａ／Ｄ変換器６２は、撮像素子５２からの撮像信号（アナログ信号）をその電圧レベルに対応する画像信号（デジタル信号）に変換する。変換後の画像信号は、コネクタ部３２Ｂを介してプロセッサ装置１６の画像処理部６６に入力される。
なお、図示はしていないが、操作部３０及び内視鏡スコープ２８の内部には、組織採取用処置具等を挿入する鉗子チャンネルや、送気・送水用のチャンネル等、各種のチャンネルが設けられている。
続いて、プロセッサ装置１６は、制御部６４と、画像処理部６６と、記憶部６８とを備えている。制御部６４には、表示装置１８および入力装置２０が接続されている。
制御部６４は、内視鏡装置１４の切り替えスイッチ６３や入力装置２０から入力される観察モード等の指示に基づいて、画像処理部６６、光源装置１２の光源制御部２２、および、表示装置１８の動作を制御する。
画像処理部６６は、制御部６４の制御の基で、観察モードに基づき、内視鏡装置１４から入力される画像信号に対して所定の画像処理を施す。画像処理部６６は、白色光画像処理部７２と、酸素飽和度画像処理部７４とを備えている。
白色光画像処理部７２は、白色光観察モードの場合に、内視鏡装置１４から入力される画像信号に対して、白色光画像に適した所定の画像処理を施し、白色光画像信号を出力する。
酸素飽和度画像処理部７４は、酸素飽和度観察モードの場合に、内視鏡装置１４から入力される画像信号に基づいて、被検体の血液量および血中ヘモグロビンの酸素飽和度の情報を算出し、算出した酸素飽和度の情報に基づいて、酸素飽和度の分布を疑似カラー表示するための酸素飽和度画像信号を出力する。酸素飽和度画像処理部７４は、信号比算出部７６と、相関関係記憶部７８と、血液量−酸素飽和度算出部８０と、酸素飽和度画像生成部８２とを備えている。
信号比算出部７６は、血管部分の画像信号とそれ以外の部分の画像信号との差に基づいて、内視鏡装置１４から入力される画像信号から血管領域を特定する。そして、信号比算出部７６は、血管領域内の同じ位置の画素について、血中ヘモグロビンの酸素飽和度に応じて還元ヘモグロビンと酸化ヘモグロビンの吸光係数（吸光度）の大小関係が逆転する波長範囲の２つの狭帯域光の反射光に対応する画像信号をＳ１，Ｓ２とし、吸光係数が同じになる波長範囲の１つの狭帯域光の反射光に対応する画像信号をＳ３として、信号比Ｓ１／Ｓ３およびＳ２／Ｓ３を求める。
相関関係記憶部７８は、信号比Ｓ１／Ｓ３およびＳ２／Ｓ３と、血液量および酸素飽和度との相関関係を記憶している。この相関関係は、血管が図６に示すヘモグロビンの吸光係数を有する場合の相関関係であり、これまでの診断等で蓄積された多数の画像信号を分析することにより得られたものである。
図６に示すように、血中ヘモグロビンは、照射する光の波長によって吸光係数μａが変化する吸光特性を持っている。吸光係数μａは、ヘモグロビンの光の吸収の大きさである吸光度を表す。また、酸素と結合していない還元ヘモグロビン７０と、酸素と結合した酸化ヘモグロビン７１は、異なる吸光特性を持っており、同じ吸光度（吸光係数μａ）を示す等吸収点（図６における各ヘモグロビン７０，７１の交点）を除いて、吸光度に差が生じる。
一般的に、図６の分布は撮像対象の部位によって非線形に変化するため、実際の生体組織の計測や光伝播シミュレーション等により予め求めておく必要がある。
図７は、信号比Ｂ／ＧおよびＲ／Ｇと、血液量および酸素飽和度との相関関係を表すグラフである。このグラフの横軸はｌｏｇ（Ｒ／Ｇ）、縦軸はｌｏｇ（Ｂ／Ｇ）であり、信号比Ｒ／Ｇは信号比Ｓ１／Ｓ３に対応し、信号比Ｂ／Ｇは信号比Ｓ２／Ｓ３に対応するものとする。このグラフに示すように、信号比Ｒ／Ｇの値は、血液量に依存して変化し、血液量が大きくなるほど大きくなる。また、信号比Ｂ／Ｇの値は、血液量および酸素飽和度の両方に依存して変化する。つまり、信号比Ｂ／Ｇの値は、血液量が大きくなるほど大きくなるとともに、酸素飽和度が低くなるほど大きくなる。
血液量−酸素飽和度算出部８０は、相関関係記憶部７８に記憶された相関関係に基づき、信号比算出部７６で算出された信号比Ｓ１／Ｓ３およびＳ２／Ｓ３に対応する血液量および酸素飽和度を算出する。
酸素飽和度画像生成部８２は、酸素飽和度の大小に応じてカラー情報が割り当てられたカラーテーブルを備えている。カラーテーブルは、入力装置２０から入力される指示によって切り替えが可能であり、例えば、胃、十二指腸、小腸等のように、観察する部位に合ったものが選択される。酸素飽和度画像生成部８２は、カラーテーブルを用い、血液量−酸素飽和度算出部８０で算出された酸素飽和度に対応するカラー情報を特定する。そして、酸素飽和度画像生成部８２は、血管領域内の全ての画素についてのカラー情報を特定すると、例えば、白色光画像の画像信号に対してカラー情報を反映させることにより、血中ヘモグロビンの酸素飽和度が反映（疑似カラー表示）された酸素飽和度画像信号を生成する。
画像処理部６６で処理された画像信号は、制御部６４に送られ、制御部６４で各種情報と共に内視鏡観察画像にされて表示装置１８に表示され、必要に応じて、メモリやストレージ装置からなる記憶部６８に記憶される。
以下、血液量および酸素飽和度の算出方法について説明する。
被検体の粘膜組織内に光が入射すると、その一部は血管のところで吸収され、吸収されなかった光のさらに一部が反射光として戻ってくる。この時、血管の深さが深くなるほど、その上の組織からの散乱の影響を大きく受けることになる。
ところで、４７０〜７００ｎｍの波長範囲の光は、粘膜組織内での散乱係数が小さく、かつ波長依存性が小さいという性質がある。このため、この波長範囲の光を照明光として用いることによって、血管の深さの影響を低減しつつ、血液量および酸素飽和度の情報を含む血液情報を得ることができる。従って、内視鏡診断装置１０では、血中ヘモグロビンの酸素飽和度に応じて吸光係数が変化する２つ以上の波長範囲の反射光および変化しない１つ以上の波長範囲の反射光を含む、４６０〜７００ｎｍの波長範囲の異なる３つ以上の反射光に対応する画像信号を用いて、血中ヘモグロビンの酸素飽和度を算出する。
ここで、血中ヘモグロビンの吸光係数の波長依存性から、以下の３つのことが言える。
・波長４７０ｎｍ近辺（例えば、中心波長４７０ｎｍ±１０ｎｍのＢの波長範囲）では酸素飽和度の変化に応じて吸光係数が大きく変化する。
・５４０〜５８０ｎｍのＧの波長範囲で平均すると、酸素飽和度の影響を受けにくい。
・５９０〜７００ｎｍのＲの波長範囲では、酸素飽和度によって一見吸光係数が大きく変化するように見えるが、吸光係数の値自体が非常に小さいので、結果的に酸素飽和度の影響を受けにくい。
また、粘膜の反射スペクトルから以下の２つの性質がある。
・Ｒの波長範囲ではヘモグロビンの影響がほとんどないと見なせるが、Ｇの波長範囲では吸収が生じるので、血液量（血管の太さあるいは血管の密度に対応）が大きいほど、Ｇの波長範囲での反射率とＲの波長範囲での反射率との差が大きくなる。
・波長４７０ｎｍ近辺の反射率とＧの波長範囲での反射率との差は、酸素飽和度が低いほど大きくなり、同時に、血液量が大きいほど大きくなる。
つまり、Ｂ画素の画像信号ＢとＧ画素の画像信号Ｇとの間の信号比Ｂ／Ｇは、その値が酸素飽和度および血液量の両方に依存して変化し、Ｇ画素の画像信号ＧとＲ画素の画像信号Ｒとの間の信号比Ｒ／Ｇは、その値が主に血液量だけに依存して変化する。従って、この性質を利用することによって、波長４７０ｎｍ近辺、ＧおよびＲの波長範囲を含む３波長範囲の分光画像から、酸素飽和度と血液量とを分離してそれぞれの値を正確に算出することができる。これに基づいて作成したものが、信号比Ｂ／ＧおよびＲ／Ｇと、血液量および酸素飽和度との相関関係を表す前述の図７のグラフである。
次に、内視鏡診断装置１０の動作を説明する。
まず、白色光観察モードの場合の動作を説明する。
観察モード等の指示が、内視鏡装置１４の切り替えスイッチ６３や入力装置２０からプロセッサ装置１６の制御部６４に入力され、白色光観察モードに設定される。
白色光観察モードの場合、プロセッサ装置１６の制御部６４により光源装置１２の光源制御部２２の動作が制御され、レーザ光源ＬＤ１がオフ、レーザ光源ＬＤ２がオンとされ、レーザ光源ＬＤ２から２系統の白色光観察用の励起光が発せられる。
内視鏡装置１４では、光源装置１２から発せられる２系統の白色光観察用の励起光が、それぞれ、光ファイバ４４Ｂ，４４Ｄによってスコープ先端部３８の蛍光体４８Ａ，４８Ｂへ導光される。これにより、蛍光体４８Ａ，４８Ｂから白色光が発せられ、それぞれ、レンズ４６Ｂ，４６Ｄを介して照明窓４２Ａ，４２Ｂから被検体の被観察領域に照射される。そして、被観察領域からの反射光が対物レンズユニット５０により集光され、撮像素子５２により光電変換されて白色光画像の撮像信号（アナログ信号）が出力される。
白色光画像の撮像信号（アナログ信号）は、Ａ／Ｄ変換器６２により画像信号（デジタル信号）に変換され、観察モードに従って、画像処理部６８の白色光画像処理部７２により白色光画像に適した所定の画像処理が施され、白色光画像信号が出力される。そして、制御部６４により、白色光画像信号から白色光画像が発生され、白色光画像が表示装置１８上に表示される。
次に、酸素飽和度観察モードの場合の動作を説明する。
まず、観察モードが、通常光画像モードから酸素飽和度観察モードに切り替えられる。酸素飽和度観察モードになると、このモード切替時点での白色光画像信号が、酸素飽和度画像の生成に用いられる参照画像として記憶部６８に記憶される。また、入力装置２０の操作によって、胃、十二指腸、小腸など現時点での観察部位の情報が指定される。これにより、酸素飽和度画像生成部８２において、その観察部位に応じたカラーテーブルが選択される。
酸素飽和度観察モードでは、２フレームを１組として、１フレーム毎に照射パターンの異なる照明光が照射される。まず、第１フレームにおいてＬＤ１がオン、ＬＤ２がオフとされ、光源装置１２から２系統の酸素飽和度観察用のレーザ光が発せられる。
内視鏡装置１４では、光源装置１２から発せられる２系統の酸素飽和度観察用のレーザ光が、それぞれ、光ファイバ４４Ａ，４４Ｃによってスコープ先端部３８まで導光され、レンズ４６Ａ，４６Ｃを介して照明窓４２Ａ，４２Ｂから被検体の被観察領域に照射される。そして、被観察領域からの反射光が対物レンズユニット５０により集光され、撮像素子５２により光電変換されて狭帯域光画像の撮像信号（アナログ信号）が出力される。狭帯域光画像の撮像信号（アナログ信号）は、Ａ／Ｄ変換器６２により画像信号（デジタル信号）に変換された後、一旦、制御部６４の制御により記憶部６８に記憶される。
続いて、第２フレームにおいてＬＤ１がオフ、ＬＤ２がオンとされ、光源装置１２から２系統の白色光観察用の励起光が発せられる。この時の内視鏡装置１４の動作は、白色光観察モードの場合と同じであり、白色光画像信号が記憶部６８に記憶される。
ここで、第１フレームで得られる画像信号をＢ１，Ｇ１，Ｒ１、第２フレームで得られる画像信号をＢ２，Ｇ２，Ｒ２とする。Ｂ１は、中心波長４７３ｎｍの単色照明の画像信号、Ｇ２は、蛍光体４８Ａ，４８Ｂから発せられる励起発光光の主として５４０〜５８０ｎｍの波長範囲の分光照明の画像信号、Ｒ２は、同５９０〜７００ｎｍの波長範囲の分光照明の画像信号である。また、Ｂ１およびＲ２は、血中ヘモグロビンの酸素飽和度に応じて吸光係数が変化する２つの波長範囲の反射光に対応する画像信号であり、Ｇ２は、吸光係数が変化しない１つの波長範囲の反射光に対応する画像信号である。
第１および第２フレームにおいて画像信号が取得されると、信号比算出部７６は、まず、記憶部６８に記憶されている第１フレームの狭帯域光画像信号および第２フレームの白色光画像信号から、血管を含む血管領域を特定する。続いて、信号比算出部７６は、血管領域内の同じ位置の画素について、第１フレームのＢ画素の画像信号Ｂ１と第２フレームのＧ画素の画像信号Ｇ２との間の信号比Ｂ１／Ｇ２と、第２フレームのＧ画素の画像信号Ｇ２と第２フレームのＲ画素の画像信号Ｒ２との間の信号比Ｒ２／Ｇ２を算出する。
前述のように、信号比Ｂ１／Ｇ２は、その値が酸素飽和度および血液量の両方に依存して変化し、信号比Ｒ２／Ｇ２は、その値が主に血液量だけに依存して変化する。血液量−酸素飽和度算出部８０は、図７に示す、相関関係記憶部７８に記憶されている、これらの信号比Ｂ１／Ｇ２およびＲ２／Ｇ２と、血液量および酸素飽和度との間の相関関係に基づいて、信号比Ｂ１／Ｇ２およびＲ２／Ｇ２に対応する、血液量および酸素飽和度の情報を算出する。
酸素飽和度画像生成部８２は、血液量および酸素飽和度が求まると、選択されたカラーテーブルに基づき、酸素飽和度に対応するカラー情報を特定する。そして、血管領域内の全ての画素について、上述した手順で、血液量および酸素飽和度を求め、酸素飽和度に対応するカラー情報を特定する。そして、血管領域内の全ての画素について酸素飽和度とそれに対応するカラー情報が得られると、酸素飽和度画像生成部８２は、記憶部６８から参照画像となる白色光画像信号を読み出し、この白色光画像に対してカラー情報を反映させることにより、酸素飽和度画像信号を生成する。生成された酸素飽和度画像信号は、記憶部６８に記憶される。
そして、制御部６４は、記憶部６８から酸素飽和度画像信号を読み出し、読み出した酸素飽和度画像信号に基づいて、酸素飽和度画像を表示装置１８に疑似カラー表示する。
上記のようにして、内視鏡診断装置１０では、血管の深さの影響を低減しつつ、血液量を考慮して酸素飽和度の情報を正確に算出し、酸素飽和度の分布を疑似カラー画像として表示することができる。
次に、第２の実施形態について説明する。
図８は、図１に示す内視鏡診断装置の内部構成を表す第２の実施形態のブロック図である。同図に示す内視鏡診断装置において、光源装置１２は、光源制御部２２と、レーザ光源ＬＤ１と、カプラ２６とによって構成されている。
本実施形態において、レーザ光源ＬＤ１からは、中心波長が４７３ｎｍである、所定の波長範囲（例えば、中心波長±１０ｎｍ）の狭帯域光が発せられる。レーザ光源ＬＤ１は、酸素飽和度観察用の狭帯域光画像を撮像するための光源であるとともに、励起光を照射して、蛍光体４８Ａ，４８Ｂから白色光（疑似白色光）を発生させるための白色光観察用の光源となるものである。
上記以外の光源装置１２の構成は、図２に示す第１の実施形態の内視鏡診断装置１０の場合と同様である。
光源装置１２では、光源制御部２２により、レーザ光源ＬＤ１のオンオフ制御および光量制御が行われ、レーザ光源ＬＤ１から発せられるレーザ光は、カプラ２６により２系統の光に分波されてコネクタ部３２Ａに伝送される。
続いて、内視鏡装置１４は、内視鏡スコープの先端から２系統（２灯）の照明光を出射する照明光学系を有するものである。
内視鏡装置１４の照明窓４２Ａの奥には、先端部に蛍光体４８Ａおよびレンズ４６Ｂ等の光学系を有する１系統の光ファイバ４４Ｂが収納され、同様に、照明窓４２Ｂの奥には、先端部に蛍光体４８Ｂおよびレンズ４６Ｄ等の光学系を有する１系統の光ファイバ４４Ｄが収納されている。両者は、同等の構成および作用のものであって、照明窓４２Ａ，４２Ｂからは、基本的に同時に同等の照明光が照射される。
光源装置１２から発せられる２系統の光は、それぞれ対応する光ファイバ４４Ｂおよび４４Ｄによってスコープ先端部３８まで導かれる。レーザ光源ＬＤ１からのレーザ光が蛍光体４８Ａに照射されると、蛍光体４８Ａから発せられる緑色〜黄色の励起発光光と、蛍光体４８Ａにより吸収されず透過したレーザ光とが合わされて、白色光（疑似白色光）が生成される。蛍光体４８Ｂも同様である。
上記以外の内視鏡装置１４の構成およびプロセッサ装置１６の構成は、図２に示す第１の実施形態の内視鏡診断装置１０の場合と同様である。
次に、第２の実施形態の内視鏡診断装置の動作を説明する。
白色光観察モードの場合の動作は、第１の実施形態の場合と同様である。
酸素飽和度観察モードでは、ＬＤ１がオンとされ、光源装置１２から２系統のレーザ光が発せられる。第１の実施形態の場合、酸素飽和度の算出に２フレームにわたる光源の切替を要したが、本実施形態の場合、フレーム毎の光源の切替なしで酸素飽和度を算出することができる。単一フレームで分光情報を取得できるので、被検体の動きの影響を受けにくいという特徴がある。
ここで、１フレームで得られる画像信号をＢ，Ｇ，Ｒとすると、Ｂは、中心波長４７３ｎｍの励起光の画像信号と、蛍光体４８Ａ，４８Ｂから発せられる少量の励起発光光の画像信号とを含む。また、Ｇは、蛍光体４８Ａ，４８Ｂから発せられる励起発光光の主として５４０〜５８０ｎｍの波長範囲の分光照明の画像信号と、少量の励起光の画像信号とを含み、Ｒは、同５９０〜７００ｎｍの波長範囲の分光照明の画像信号となる。
なお、Ｂの画像信号に混入される励起発光光の画像信号の成分、および、Ｇの画像信号に混入される励起光の成分が極力少なくなるようなカラーフィルタを備えるカラーＣＣＤイメージセンサを使用することが望ましい。
従って、信号比Ｂ／ＧおよびＲ／Ｇと、血液量および酸素飽和度との間の相関関係に基づいて、第１の実施形態の場合と同様にして、信号比Ｂ／ＧおよびＲ／Ｇに対応する、血液量および酸素飽和度の情報を算出することができる。
次に、第３の実施形態について説明する。
図９は、図１に示す内視鏡診断装置の内部構成を表す第３の実施形態のブロック図である。同図に示す内視鏡診断装置の光源装置１２は、白色光光源８４と、狭帯域フィルタ８６と、回転制御部８８と、レンズ９０と、カプラ２６とによって構成されている。
白色光光源８４は、例えば、光源装置１２の電源がオンのときに常にオンして白色光を発する。白色光光源８４は、白色光を発するものであれば何ら制限はなく、例えば、キセノンランプや、蛍光灯、水銀灯などの白色灯が使用される。
狭帯域フィルタ８６は、白色光光源８４から発せられる白色光をフィルタリングして、所定の波長範囲の光を透過させるバンドパスフィルタである。狭帯域フィルタ８６は、円板形状で、白色光をそのまま通過させる光通過部と、４６０〜４８０ｎｍの第１狭帯域光、５４０〜５８０ｎｍの第２狭帯域光、５９０〜７００ｎｍの狭帯域光を透過させる第１〜第３光透過部とを有する。狭帯域フィルタ８６は、白色光光源８４とレンズ９０との間の光路に対して垂直に配置され、回転制御部８８の制御の基で、図示していないモータによって適宜回転される。
回転制御部８８は、プロセッサ装置１６の制御部６４の制御の基で、狭帯域フィルタ８６の回転を制御する。白色光観察モードの場合には、光通過部が光路内に挿入されるように狭帯域フィルタ８６の回転が制御され、白色光がそのまま通過する。酸素飽和度観察モードの場合には、第１〜第３フレームにおいて、１フレーム毎に、第１〜第３光透過部が順次光路内に挿入されるように狭帯域フィルタ８６の回転が制御され、１フレーム毎に、第１〜第３狭帯域光が順次透過する。
光源装置１２では、白色光光源８４から発せられる白色光は、回転制御部８８の制御の基で狭帯域フィルタ８６を経てフィルタリングされた後、レンズ９０で集光され、カプラ２６により２系統の光に分波されてコネクタ部３２Ａに伝送される。
続いて、内視鏡装置１４は、内視鏡スコープの先端から２系統（２灯）の照明光を出射する照明光学系を有するものである。
内視鏡装置１４の照明窓４２Ａの奥には、先端部にレンズ４６Ａ等の光学系を有する１系統の光ファイバ４４Ａが収納され、同様に、照明窓４２Ｂの奥には、先端部にレンズ４６Ｃ等の光学系を有する１系統の光ファイバ４４Ｃが収納されている。両者は、同等の構成および作用のものであって、照明窓４２Ａ，４２Ｂからは、基本的に同時に同等の照明光が照射される。
光源装置１２から発せられる２系統の光は、それぞれ対応する光ファイバ４４Ａおよび４４Ｃによってスコープ先端部３８まで導かれ、被検体の被観察領域に照射される。本実施形態の撮像素子５２は、モノクロＣＣＤイメージセンサであって、撮像素子５２からは、被検体に照射される照明光の反射光に対応する輝度値を有する撮像信号が出力される。
プロセッサ装置１６の構成は、第１の実施形態の場合と同様である。
次に、第３の実施形態の内視鏡診断装置の動作を説明する。
白色光観察モードの場合には、回転制御部８８により、光通過部が光路内に挿入されるように狭帯域フィルタ８６の回転が制御され、光源装置１２からは２系統の白色光が発せられる。
内視鏡装置１４では、光源装置１２から発せられる２系統の白色光が、それぞれ、光ファイバ４４Ａ，４４Ｃによってスコープ先端部３８まで導かれ、それぞれ、レンズ４６Ａ，４６Ｃを介して照明窓４２Ａ，４２Ｂから被検体の被観察領域に照射される。これ以後の動作は、白色光画像（カラー）の代わりに白色光画像（モノクロ）が撮像される点を除いて、第１の実施形態の場合と同様である。
酸素飽和度観察モードでは、３フレームを１組とし、１フレーム毎に、狭帯域フィルタ８６を用いて照明光の波長範囲が切り替えられる。すなわち、第１〜第３フレームにおいて、１フレーム毎に、回転制御部８８により、第１〜第３光透過部が順次光路内に挿入されるように狭帯域フィルタ８６の回転が制御され、光源装置１２からは、１フレーム毎に第１〜第３狭帯域光が順次発せられ、これが導光されて被検体に順次照射される。
ここで、第１〜第３フレームで得られる画像信号をＢ，Ｇ，Ｒとすると、Ｂは、４６０〜４８０ｎｍの波長範囲の画像信号、Ｇは、５４０〜５８０ｎｍの波長範囲の画像信号、Ｒは、５９０〜７００ｎｍの波長範囲の画像信号となる。
従って、信号比Ｂ／ＧおよびＲ／Ｇと、血液量および酸素飽和度との間の相関関係に基づいて、第１の実施形態の場合と同様にして、信号比Ｂ／ＧおよびＲ／Ｇに対応する、血液量および酸素飽和度の情報を算出することができる。
次に、第４の実施形態について説明する。
図１０は、図１に示す内視鏡診断装置の内部構成を表す第４の実施形態のブロック図である。同図に示す内視鏡診断装置の光源装置１２は、白色光光源８４と、ハーフミラー９２Ａおよび反射ミラー９２Ｂと、狭帯域フィルタ９４Ａ，９４Ｂと、レンズ９６Ａ，９６Ｂとによって構成されている。なお、同図では、説明を簡単にするために、白色光画像の撮像に関する部分は省略している。
白色光光源８４は、図９に示す第３の実施形態の場合と同様のものであって、白色光光源８４から発せられる白色光は、ハーフミラー９２Ａによって２系統の同等の白色光に分波される。ハーフミラー９２Ａを透過する白色光は狭帯域フィルタ９４Ａに入射される。一方、ハーフミラー９２Ａによって図中９０°下方に反射された白色光は、反射ミラー９２Ｂによってさらに図中９０°右側に反射され、狭帯域フィルタ９４Ｂに入射される。
狭帯域フィルタ９４Ａ，９４Ｂは、それぞれ、入射される白色光をフィルタリングして、４６０〜４８０ｎｍの波長範囲の狭帯域光、および、５４０〜７００ｎｍの波長範囲の狭帯域光を通過させるバンドパスフィルタである。
光源装置１２では、白色光光源８４から発せられる白色光が、ハーフミラー９２Ａおよび反射ミラー９２Ｂにより２系統の同等の白色光に分波され、狭帯域フィルタ９４Ａ，９４Ｂを経てフィルタリングされた後、レンズ９６Ａ，９６Ｂで集光され、コネクタ部３２Ａに伝送される。
内視鏡装置１４は、撮像素子５２がカラーＣＣＤイメージセンサである点を除いて、図９に示す第３の実施形態の場合と同様である。
光源装置１２から発せられる２系統の光は、それぞれ対応する光ファイバ４４Ａおよび４４Ｃによってスコープ先端部３８まで導かれ、被検体の被観察領域に照射される。
プロセッサ装置１６の構成は、第１の実施形態の場合と同様である。
次に、第４の実施形態の内視鏡診断装置の動作を説明する。
酸素飽和度観察モードでは、光源装置１２から、４６０〜４８０ｎｍの波長範囲の狭帯域光と、５４０〜７００ｎｍの波長範囲の狭帯域光の、２種の狭帯域光が同時に発せられ、これらが導光されて被検体に同時に照射される。そして、被検体からの反射光が、撮像素子５２であるカラーＣＣＤイメージセンサにより撮像信号に変換された後、Ａ／Ｄ変換器６２により画像信号に変換される。
ここで、Ａ／Ｄ変換後の画像信号をＢ，Ｇ，Ｒとすると、Ｂは、４６０〜４８０ｎｍの波長範囲の画像信号、Ｇは、主として５４０〜５８０ｎｍの波長範囲の画像信号、Ｒは、５９０〜７００ｎｍの波長範囲の画像信号となる。
従って、信号比Ｂ／ＧおよびＲ／Ｇと、血液量および酸素飽和度との間の相関関係に基づいて、第１の実施形態の場合と同様にして、信号比Ｂ／ＧおよびＲ／Ｇに対応する、血液量および酸素飽和度の情報を算出することができる。
次に、第５の実施形態について説明する。
第５の実施形態は、狭帯域フィルタ８６の特性が異なることを除いて、図９に示す第３の実施形態と同様の構成のものである。第５の実施形態の内視鏡診断装置の光源装置１４において、狭帯域フィルタ８６の第１〜第３光透過部は、白色光光源８４から発せられる白色光から、５３０〜５５０ｎｍの第１狭帯域光、５５５〜５６５ｎｍの第２狭帯域光、５９０〜７００ｎｍの狭帯域光を透過させるものである。
回転制御部８８は、酸素飽和度観察モードの場合に、第１〜第３フレームにおいて、１フレーム毎に、第１〜第３光透過部が順次光路内に挿入されるように狭帯域フィルタ８６の回転を制御する。つまり、１フレーム毎に、第１〜第３狭帯域光が順次透過される。
次に、第５の実施形態の内視鏡診断装置の動作を説明する。
酸素飽和度観察モードの動作は、第３の実施形態の場合と同様である。ここで、第１〜第３フレームで得られる画像信号をＧ１，Ｇ２，Ｒとすると、Ｇ１は、５３０〜５５０ｎｍの波長範囲の画像信号、Ｇ２は、５５５〜５６５ｎｍの波長範囲の画像信号、Ｒは、５９０〜７００ｎｍの波長範囲の画像信号である。また、Ｇ１およびＲは、血中ヘモグロビンの酸素飽和度に応じて吸光係数が変化する２つの波長範囲の反射光に対応する画像信号であり、Ｇ２は、吸光係数が変化しない１つの波長範囲の反射光に対応する画像信号である。従って、信号比Ｇ１／Ｇ２の値が酸素飽和度および血液量に依存して変化し、信号比Ｒ／Ｇ２の値が主に血液量に依存して変化する。
従って、第１の実施形態における２つの信号比Ｂ／ＧおよびＲ／Ｇを、それぞれ、信号比Ｇ１／Ｇ２およびＲ／Ｇ２に置き換えることによって、信号比Ｇ１／Ｇ２およびＲ／Ｇ２と、血液量および酸素飽和度との間の相関関係に基づいて、第１の実施形態の場合と同様にして、信号比Ｇ１／Ｇ２およびＲ／Ｇ２に対応する、血液量および酸素飽和度の情報を算出することができる。
なお、内視鏡装置は、血中ヘモグロビンの酸素飽和度に応じて吸光係数が変化する２つの波長範囲の反射光および吸光係数が変化しない１つの波長範囲の反射光を含む、４６０〜７００ｎｍの波長範囲の異なる３つ以上の反射光に対応する画像信号を取得することができればよく、光源の種類（レーザ光源、白色光光源、レーザ光源および蛍光体の組合せ、など）および波長、撮像素子の種別（カラーもしくはモノクロ）、照明光の照射パターン（１フレーム毎、複数フレームを１組とする、など）、照明光学系の形態（１灯、２灯、４灯、など）等の組合せは、必要に応じて適宜変更することができる。
本発明は、基本的に以上のようなものである。
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
１０ 内視鏡診断装置
１２ 光源装置
１４ 内視鏡装置
１６ プロセッサ装置
１８ 表示装置
２０ 入力装置
２２ 光源制御部
ＬＤ１，ＬＤ２ レーザ光源
２４ コンバイナ
２６ カプラ
２８ 内視鏡スコープ
３０ 操作部
３２Ａ，３２Ｂ コネクタ部
３４ 軟性部
３６ 湾曲部
３８ スコープ先端部
４０ アングルノブ
４２Ａ，４２Ｂ 照明窓
４３ 観察窓
４４Ａ〜４４Ｄ 光ファイバ
４６Ａ〜４６Ｄ レンズ
４８Ａ，４８Ｂ 蛍光体
５０ 対物レンズユニット
５２ 撮像素子
５４，５６，５８ カラーフィルタ
６０ スコープケーブル
６２ Ａ／Ｄ変換器
６３ 切り替えスイッチ
６４ 制御部
６６ 画像処理部
６８ 記憶部
７０ 還元ヘモグロビン
７１ 酸化ヘモグロビン
７２ 白色光画像処理部
７４ 酸素飽和度画像処理部
７６ 信号比算出部
７８ 相関関係記憶部
８０ 血液量−酸素飽和度算出部
８２ 酸素飽和度画像生成部
８４ 白色光光源
８６，９４Ａ，９４Ｂ 狭帯域フィルタ
８８ 回転制御部
９０，９６Ａ，９６Ｂ レンズ
９２Ａ ハーフミラー
９２Ｂ 反射ミラー

Claims (8)

  1. 被検体に照明光を照射し、その反射光を撮像素子で撮像して、血中ヘモグロビンの酸素飽和度に応じて吸光係数が変化する２つの波長範囲の反射光に対応する第１および第２の画像信号および前記吸光係数が変化しない１つの波長範囲の反射光に対応する第３の画像信号を含む、４６０〜７００ｎｍの波長範囲の異なる３つ以上の反射光に対応する画像信号を取得する内視鏡装置と、
    前記取得した画像信号に基づいて、前記被検体の血液量および血中ヘモグロビンの酸素飽和度の情報を算出する血液量−酸素飽和度算出手段と、
    前記酸素飽和度の情報に基づいて、酸素飽和度の分布を疑似カラー画像として表示する画像表示手段とを備え、
    前記血液量−酸素飽和度算出手段は、前記第１の画像信号と前記第３の画像信号との第１信号比、および、前記第２の画像信号と前記第３の画像信号との第２信号比と、前記血液量および前記酸素飽和度との相関関係が記憶された相関関係記憶部を有し、前記第１〜第３の画像信号から前記第１および第２信号比を算出し、該相関関係記憶装置に記憶された相関関係を用いて、前記算出した第１および第２信号比に対応する前記血液量および前記酸素飽和度の情報を算出するものであることを特徴とする内視鏡診断装置。
  2. 前記第１信号比の値は、酸素飽和度、および血液量の両方に依存して変化するものであり、
    前記第２信号比の値は、血液量に依存して変化するものである請求項１に記載の内視鏡診断装置。
  3. 前記内視鏡装置は、前記第１の画像信号として、４６０〜４８０ｎｍの波長範囲の反射光に対応する画像信号、前記第２の画像信号として、５９０〜７００ｎｍの波長範囲の反射光に対応する画像信号、前記第３の画像信号として、５４０〜５８０ｎｍの波長範囲を含む反射光に対応する画像信号を取得するものである請求項１または２に記載の内視鏡診断装置。
  4. 前記内視鏡装置は、第１フレームで中心波長４７３ｎｍの光を被検体に照射し、その反射光をカラーの撮像素子で撮像して前記第１の画像信号を取得し、第２フレームで中心波長４４５ｎｍの励起光を導光して内視鏡スコープの先端部に配置された蛍光体に照射することによって、該蛍光体を透過した励起光および該蛍光体から発せられる励起発光光を含む疑似白色光を被検体に照射し、その反射光を前記カラーの撮像素子で撮像して前記第２および第３の画像信号を取得するものである請求項１〜３のいずれかに記載の内視鏡診断装置。
  5. 前記内視鏡装置は、中心波長４７３ｎｍの励起光を導光して内視鏡スコープの先端部に配置された蛍光体に照射することによって、該蛍光体を透過した励起光および該蛍光体から発せられる励起発光光を含む疑似白色光を被検体に照射し、その反射光をカラーの撮像素子で撮像して前記第１〜第３の画像信号を取得するものである請求項１〜３のいずれかに記載の内視鏡診断装置。
  6. 前記内視鏡装置は、白色光光源から発せられる白色光を狭帯域フィルタでフィルタリングして、第１フレームで４６０〜４８０ｎｍの波長範囲の光を被検体に照射し、その反射光をモノクロの撮像素子で撮像して前記第１の画像信号を取得し、第２フレームで５４０〜５８０ｎｍの波長範囲の光を被検体に照射し、その反射光を前記モノクロの撮像素子で撮像して前記第３の画像信号を取得し、第３フレームで５９０〜７００ｎｍの波長範囲の光を被検体に照射し、その反射光を前記モノクロの撮像素子で撮像して前記第２の画像信号を取得するものである請求項１〜３のいずれかに記載の内視鏡診断装置。
  7. 前記内視鏡装置は、白色光光源から発せられる白色光を第１および第２の狭帯域フィルタでフィルタリングして、４６０〜４８０ｎｍの波長範囲の光、および、５４０〜７００ｎｍの波長範囲の光を被検体に同時に照射し、その反射光をカラーの撮像素子で撮像して前記第１〜第３の画像信号を取得するものである請求項１〜３のいずれかに記載の内視鏡診断装置。
  8. 前記内視鏡装置は、白色光光源から発せられる白色光を狭帯域フィルタでフィルタリングして、第１フレームで５３０〜５５０ｎｍの波長範囲の光を被検体に照射し、その反射光をモノクロの撮像素子で撮像して前記第１の画像信号を取得し、第２フレームで５５５〜５６５ｎｍの波長範囲の光を被検体に照射し、その反射光を前記モノクロの撮像素子で撮像して前記第３の画像信号を取得し、第３のフレームで５９０〜７００ｎｍの波長範囲の光を被検体に照射し、その反射光を前記モノクロの撮像素子で撮像して前記第２の画像信号を取得するものである請求項１または２に記載の内視鏡診断装置。
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