JP6243311B2 - 内視鏡用のプロセッサ装置、内視鏡用のプロセッサ装置の作動方法、内視鏡用の制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像内の粘膜の情報から求められる指標値を用いて、診断に適した静止画を自動的に取得可能な内視鏡用のプロセッサ装置、内視鏡用のプロセッサ装置の作動方法、内視鏡用の制御プログラムに関する。

医療現場において、内視鏡用光源装置（以下、光源装置という）、電子内視鏡（以下、内視鏡という）、プロセッサ装置を備える内視鏡システムを用いた診断が広く行われている。光源装置は、観察対象を照明するための照明光を発生する。内視鏡は、撮像センサを備え、照明光で照明された観察対象を撮像して画像信号を生成する。プロセッサ装置は、内視鏡から送信された画像信号に画像処理を施して、モニタに表示するための画像を生成する。

従来、内視鏡システムを用いた診断では、ドクターが、内視鏡で取得した画像を観察し、血管、腺管、ひだ、粘液などの状態から病変の可能性がある病変可能性部位を見つけ出し、静止画を保存するための操作を行うことによって病変可能性部位が含まれる静止画を取得している。近年では、例えば、特許文献１に示すように、内視鏡の画像から抽出した形状や色情報を、予め記憶しておいたテンプレートの形状や色情報とマッチングし、マッチングした時の画像を自動で保存することも行われている。

特開２０１０−１７２６７３号

病変の可能性がある部位を撮影した病変画像については、診断の他、学会や研修会などで検討が行われる際の資料として用いられるため、内視鏡診断時に、静止画として確実に保存しておくことが求められている。これに関して、特許文献１の方法を用いて、病変画像を自動的に保存しておくことが考えられる。しかしながら、形状や色情報では、病変を示した形状や色情報と、病変でないものの病変と似た形状や色情報とを明確に区別して、病変であるか否かの判別を行わせることは極めて困難であり、病変であるにもかかわらず病変ではないとの誤った判別が行われる場合がある。このため、形状や色情報によって病変であるか否かの判別を行わせる場合には、病変画像など診断に最適な画像を漏れなく確実に保存することが困難である。したがって、形状や色情報に代えて、より確実に病変であるか否かの判別ができる情報を用いて、診断に最適な画像を漏れなく確実に保存することが望まれている。

本発明は、病変画像など診断に最適な画像を漏れなく確実に保存できる内視鏡用のプロセッサ装置、内視鏡用のプロセッサ装置の作動方法、内視鏡用の制御プログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の内視鏡用のプロセッサ装置は、内視鏡によって観察対象を撮像して得られた画像信号を取得する画像信号取得部と、画像信号から血管、腺管、発赤、ひだ、粘液のうち少なくとも２つを含む複数の粘膜情報のそれぞれの指標値を算出する指標値算出部と、複数の粘膜情報を組み合わせて指標値に基づいて画像信号が特定の条件を満たすか否かの判別を行う判別部であって、粘膜情報は、「正常」、「異常」、「消失」のいずれかに分類され、複数の粘膜情報のうち２つ以上が「異常」または「消失」である場合に特定の条件を満たすと判別し、複数の粘膜情報のうち１つが「異常」または「消失」である場合に特定の条件を満たさないと判別する判別部と、画像信号のうち、特定の条件を満たすと判別された特定画像信号を自動的に保存用記憶部に保存する保存制御部とを備える。

本発明の内視鏡用のプロセッサ装置の作動方法は、画像信号取得部が、内視鏡によって観察対象を撮像して得られた画像信号を取得するステップと、指標値算出部が、画像信号から血管、腺管、発赤、ひだ、粘液のうち少なくとも２つを含む複数の粘膜情報のそれぞれの指標値を算出するステップと、判別部が、複数の粘膜情報を組み合わせて指標値に基づいて画像信号が特定の条件を満たすか否かの判別を行い、その際に、粘膜情報は、「正常」、「異常」、「消失」のいずれかに分類され、複数の粘膜情報のうち２つ以上が「異常」または「消失」である場合に特定の条件を満たすと判別し、複数の粘膜情報のうち１つが「異常」または「消失」である場合に特定の条件を満たさないと判別するステップと、保存制御部が、画像信号のうち、特定の条件を満たすと判別された特定画像信号を自動的に保存用記憶部に保存するステップとを備える。

本発明の内視鏡用のプロセッサ装置にインストールされる内視鏡用の制御プログラムは、コンピュータを、内視鏡によって観察対象を撮像して得られた画像信号を取得する画像信号取得部と、画像信号から血管、腺管、発赤、ひだ、粘液のうち少なくとも２つを含む複数の粘膜情報のそれぞれの指標値を算出する指標値算出部と、複数の粘膜情報を組み合わせて指標値に基づいて画像信号が特定の条件を満たすか否かの判別を行い、その際に、粘膜情報は、「正常」、「異常」、「消失」のいずれかに分類され、複数の粘膜情報のうち２つ以上が「異常」または「消失」である場合に特定の条件を満たすと判別し、複数の粘膜情報のうち１つが「異常」または「消失」である場合に特定の条件を満たさないと判別する判別部と、画像信号のうち、特定の条件を満たすと判別された特定画像信号を自動的に保存用記憶部に保存する保存制御部として機能させる。

粘膜情報は、血管、腺管、発赤、ひだ、粘液のうち少なくとも１つであることが好ましい。また、血管、腺管、発赤、ひだ、粘液のうちから、指標値の算出に用いる粘膜情報を選択する選択部を有することが好ましい。選択された粘膜情報の指標値に対応する特定の条件の設定を行う設定部を有することが好ましい。判別部は、一定時間おきに判別を行うことが好ましい。

画像信号から内視鏡の動き量を算出する動き量算出部を有し、判別部は、特定の条件を満たすか否かの判別に加え、動き量が一定範囲内にあるか否かの判別を行い、保存制御部は、画像信号のうち、特定の条件を満たし、かつ動き量が一定範囲内にあると判別された特定画像信号を自動的に保存用記憶部に保存することが好ましい。

標本画像信号を記憶した標本画像信号記憶部を有し、判別部は、特定の条件を満たすか否かの判別に加え、画像信号が標本画像信号と類似するか否かの判別を行い、保存制御部は、画像信号のうち、指標値が特定の条件を満たし、かつ画像信号が標本画像信号と類似すると判別された特定画像信号を自動的に保存用記憶部に保存することが好ましい。

判別部は、標本画像信号から得られる標本指標値と、指標値算出部で算出された指標値とを比較して、画像信号が標本画像信号と類似するか否かの判別を行うことが好ましい。また、標本画像信号記憶部に標本画像信号を入力する標本画像信号入力部を有することが好ましい。

特定の条件を満たすと判別された場合に、特定画像信号から生成される画像の静止画を内視鏡に取得させるための操作を促す報知を行う報知部を有することが好ましい。

本発明によれば、観察対象を撮像して得られた画像信号から粘膜情報の指標値を算出し、指標値に基づいて特定の条件を満たすか否かを判別し、特定の条件を満たす特定画像信号を自動的に保存するため、病変画像など診断に最適な画像を漏れなく確実に保存できる内視鏡用のプロセッサ装置、内視鏡用のプロセッサ装置の作動方法、内視鏡用の制御プログラムを提供することができる。

内視鏡システムの外観図である。 内視鏡システムの機能を示すブロック図である。 紫色光、青色光、緑色光、及び赤色光の分光スペクトルを示すグラフである。 カラーフィルタの分光特性を示すグラフである。 特殊画像処理部の機能を示すブロック図である。 血管の抽出を説明する説明図である。 腺管の抽出を説明する説明図である。 指標値算出部の機能を説明する説明図である。 特定の条件を満たすか否かを判別する方法を示すフローチャートである。 第１実施形態のフローチャートである。 第２実施形態の特殊画像処理部の機能を示すブロック図である。 第３実施形態の特殊画像処理部の機能を示すブロック図である。 第４実施形態の特殊画像処理部の機能を示すブロック図である。 静止画を取得させる旨のメッセージに関する情報を付与した特殊画像の模式図である。 第５実施形態の内視鏡システムの機能を示すブロック図である。 白色光の発光スペクトルを示すグラフである。 特殊光の発光スペクトルを示すグラフである。 第６実施形態の内視鏡システムの機能を示すブロック図である。 回転フィルタを示す平面図である。

［第１実施形態］
図１に示すように、内視鏡システム１０は、内視鏡１２と、光源装置１４と、プロセッサ装置１６と、モニタ１８と、コンソール１９とを有する。内視鏡１２は、光源装置１４と光学的に接続されるとともに、プロセッサ装置１６と電気的に接続される。内視鏡１２は、観察対象の体内に挿入される挿入部１２ａと、挿入部１２ａの基端部分に設けられた操作部１２ｂと、挿入部１２ａの先端側に設けられた湾曲部１２ｃ及び先端部１２ｄとを有している。操作部１２ｂのアングルノブ１２ｅを操作することにより、湾曲部１２ｃは湾曲動作する。この湾曲動作によって、先端部１２ｄが所望の方向に向けられる。

また、操作部１２ｂには、アングルノブ１２ｅの他、モード切替ＳＷ（モード切替スイッチ）１２ｆと、静止画取得指示部１２ｇと、ズーム操作部１２ｈとが設けられている。モード切替ＳＷ１２ｆは、観察モードの切り替え操作に用いられる。内視鏡システム１０は、観察モードとして通常観察モードと特殊観察モードとを有している。通常観察モードは、照明光に白色光を用いて観察対象を撮像して得た自然な色合いの画像（以下、通常画像という）をモニタ１８に表示する。特殊観察モードは、特定の波長帯域の光を照明光として得られる画像（以下、特殊画像という）をモニタ１８に表示する。静止画取得指示部１２ｇは、内視鏡システム１０に静止画を取得させるとともに、取得させた静止画をストレージ（図示省略）に保存させるために用いられる。ズーム操作部１２ｈは、観察対象を拡大表示した拡大観察と、拡大観察をしない非拡大観察との変更を指示するために用いられる。

プロセッサ装置１６は、モニタ１８及びコンソール１９と電気的に接続される。モニタ１８は、観察対象の画像や、観察対象の画像に付帯する情報等を出力表示する。コンソール１９は、機能設定等の入力操作を受け付けるユーザインタフェースとして機能する。なお、プロセッサ装置１６には、画像や画像情報等を記録する外付けの記録部（図示省略）を接続してもよい。

図２に示すように、光源装置１４は、光源２０と、光源２０を制御する光源制御部２２と、を備えている。光源２０は、例えば複数の半導体光源を有し、これらをそれぞれ点灯または消灯し、点灯する場合には各半導体光源の発光量を制御することにより、観察対象に照射する照明光を発生する。本実施形態では、光源２０は、Ｖ−ＬＥＤ（Violet Light Emitting Diode）２０ａ、Ｂ−ＬＥＤ（Blue Light Emitting Diode）２０ｂ、Ｇ−ＬＥＤ（Green Light Emitting Diode）２０ｃ、及びＲ−ＬＥＤ（Red Light Emitting Diode）２０ｄの４色のＬＥＤを有する。

図３に示すように、Ｖ−ＬＥＤ２０ａは、中心波長４０５ｎｍ、波長帯域３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの紫色光Ｖを発する紫色半導体光源である。Ｂ−ＬＥＤ２０ｂは、中心波長４６０ｎｍ、波長帯域４２０ｎｍ〜５００ｎｍの青色光Ｂを発する青色半導体光源である。Ｇ−ＬＥＤ２０ｃは、波長帯域が４８０ｎｍ〜６００ｎｍに及ぶ緑色光Ｇを発する緑色半導体光源である。Ｒ−ＬＥＤ２０ｄは、中心波長６２０ｎｍ〜６３０ｎｍで、波長帯域が６００ｎｍ〜６５０ｎｍに及び赤色光Ｒを発する赤色半導体光源である。なお、Ｖ−ＬＥＤ２０ａとＢ−ＬＥＤ２０ｂの中心波長は、±５ｎｍから±１０ｎｍ程度の幅を有する。

これらの各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄの点灯や消灯、点灯時の発光量等は、光源制御部２２が各々に独立した制御信号を入力するによって各々に制御することができる。本実施形態では、通常観察モード及び特殊観察モードのどちらの観察モードでも、光源制御部２２は、Ｖ−ＬＥＤ２０ａ、Ｂ−ＬＥＤ２０ｂ、Ｇ−ＬＥＤ２０ｃ、及びＲ−ＬＥＤ２０ｄを全て点灯させる。このため、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒを含む白色光が、通常観察モード及び特殊観察モードの照明光として用いられる。

各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄが発する各色の光は、ミラーやレンズ等で形成される光路結合部２３を介して、挿入部１２ａ内に挿通されたライトガイド４１に入射される。ライトガイド４１は、内視鏡１２及びユニバーサルコード（内視鏡１２と、光源装置１４及びプロセッサ装置１６を接続するコード）に内蔵されている。ライトガイド４１は、光源２０が発生した照明光を、内視鏡１２の先端部１２ｄまで伝搬する。

内視鏡１２の先端部１２ｄには、照明光学系３０ａと撮像光学系３０ｂが設けられている。照明光学系３０ａは照明レンズ４５を有しており、ライトガイド４１によって伝搬された照明光は照明レンズ４５を介して観察対象に照射される。撮像光学系３０ｂは、対物レンズ４６、ズームレンズ４７、撮像センサ４８を有している。照明光を照射したことによる観察対象からの反射光、散乱光、及び蛍光等の各種の光は、対物レンズ４６及びズームレンズ４７を介して撮像センサ４８に入射する。これにより、撮像センサ４８に観察対象の像が結像される。なお、ズームレンズ４７は、ズーム操作部１２ｈを操作することでテレ端とワイド端との間で自在に移動され、撮像センサ４８に結像する観察対象の反射像を拡大または縮小する。

撮像センサ４８は、照明光が照射された観察対象を撮像するカラー撮像センサである。撮像センサ４８の各画素には、図４に示すＲ（赤色）カラーフィルタ、Ｇ（緑色）カラーフィルタ、Ｂ（青色）カラーフィルタのいずれかが各画素に設けられている。このため、撮像センサ４８は、紫色から青色の光をＢカラーフィルタが設けられたＢ画素（青色画素）で受光し、緑色の光をＧカラーフィルタが設けられたＧ画素（緑色画素）で受光し、赤色の光をＲカラーフィルタが設けられたＲ画素（赤色画素）で受光する。そして、各色の画素から、ＲＧＢ各色の画像信号を出力する。

撮像センサ４８としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）撮像センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）撮像センサを利用可能である。また、原色の撮像センサ４８の代わりに、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）及びＧ（緑）の補色フィルタを備えた補色撮像センサを用いても良い。補色撮像センサを用いる場合には、ＣＭＹＧの四色の画像信号が出力されるので、補色−原色色変換によって、ＣＭＹＧの４色の画像信号をＲＧＢの３色の画像信号に変換することにより、撮像センサ４８と同様のＲＧＢ画像信号を得ることができる。また、撮像センサ４８の代わりに、カラーフィルタを設けていないモノクロセンサを用いても良い。

ＣＤＳ／ＡＧＣ回路５１は、撮像センサ４８から得られるアナログの画像信号に相関二重サンプリング（ＣＤＳ；Correlated Double Sampling）や自動利得制御（ＡＧＣ；Automatic Gain Control）を行う。ＣＤＳ／ＡＧＣ回路５１を経た画像信号は、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）コンバータ５２により、デジタル画像信号に変換される。Ａ／Ｄ変換後のデジタル画像信号がプロセッサ装置１６に入力される。

プロセッサ装置１６は、画像信号取得部５４と、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）５６と、ノイズ除去部５８と、画像処理切替部６１と、通常画像処理部６６と、特殊画像処理部６７と、映像信号生成部６８とを備えている。画像信号取得部５４は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路５１及びＡ／Ｄコンバータ５２を介して、撮像センサ４８からデジタルの画像信号を取得する。

ＤＳＰ５６は、取得した画像信号に対して、欠陥補正処理、オフセット処理、ゲイン補正処理、リニアマトリクス処理、ガンマ変換処理、デモザイク処理等の各種信号処理を施す。欠陥補正処理では、撮像センサ４８の欠陥画素の信号が補正される。オフセット処理では、欠陥補正処理が施された画像信号から暗電流成分が除かれ、正確な零レベルが設定される。ゲイン補正処理では、オフセット処理後の画像信号に特定のゲインを乗じることにより信号レベルが整えられる。

ゲイン補正処理後の画像信号には、色再現性を高めるためのリニアマトリクス処理が施される。その後、ガンマ変換処理によって明るさや彩度が整えられる。ガンマ変換処理後の画像信号には、デモザイク処理（等方化処理、または同時化処理とも言う）が施され、各画素で不足した色の信号が補間によって生成される。このデモザイク処理によって、全画素がＲＧＢ各色の信号を有するようになる。ノイズ除去部５８は、ＤＳＰ５６でデモザイク処理等が施された画像信号に対してノイズ除去処理（例えば移動平均法やメディアンフィルタ法等による）を施すことによってノイズを除去する。ノイズが除去された画像信号は、画像処理切替部６１に送信される。モード切替ＳＷ１２ｆの操作によって通常観察モードにセットされている場合、画像処理切替部６１は、ＲＧＢ各色の画像信号を通常画像処理部６６に送信し、特殊観察モードにセットされている場合には、ＲＧＢ画像信号を特殊画像処理部６７に送信する。

通常画像処理部６６は、通常観察モードに設定されている場合に作動し、ＲＧＢ画像信号に対して、色変換処理、色彩強調処理、及び構造強調処理を行い、通常画像信号を生成する。色変換処理では、ＲＧＢ画像信号に対して３×３のマトリクス処理、階調変換処理、及び３次元ＬＵＴ（ルックアップテーブル）処理などにより色変換処理を行う。色彩強調処理は、色変換処理済みの画像信号に対して行われる。構造強調処理は、例えば表層血管やピットパターン（腺管）等の観察対象の構造を強調する処理であり、色彩強調処理後の画像信号に対して行われる。上記のように、構造強調処理まで各種画像処理等を施した通常画像信号を用いたカラー画像が通常画像である。

特殊画像処理部６７は、特殊観察モードに設定されている場合に作動し、画像処理切替部６１からの画像信号から、観察対象に含まれる粘膜情報の指標値を算出し、指標値に基づいた特定の条件を満たす画像信号を自動的に保存する。

図５に示すように、特殊画像処理部６７には、選択部７０と、粘膜情報抽出部７２と、指標値算出部７４と、判別部７６と、設定部７８と、保存制御部８０と、特殊画像生成部８２とが設けられている。

選択部７０は、複数の粘膜情報を記憶した粘膜情報用記憶部（図示省略）から少なくとも１つの粘膜情報を選択する。粘膜情報は、観察対象に含まれる粘膜の状態を示しており、ドクターが画像内の観察対象に病変の可能性がある部位（以下、病変可能性部位という）が含まれているかどうかの診断に用いる情報である。粘膜情報は、観察対象に含まれる血管、腺管、発赤、ひだ、粘液である。粘膜情報の選択は、コンソール１９の操作によって行われる。また、選択部７０は、コンソール１９の操作に応じて、粘膜情報用記憶部に記憶された粘膜情報以外の粘膜情報を自由に入力可能である。

粘膜情報抽出部７２は、画像処理切替部６１から受信した画像信号から、選択部７０で選択された粘膜情報を抽出した粘膜情報画像信号を生成する。例えば、粘膜情報として血管及び腺管が選択されている場合では、粘膜情報抽出部７２は、画像処理切替部６１から受信した画像信号８４を用いて、観察対象の血管８６を表す血管画像信号８８、及び観察対象の腺管９０を表す腺管画像信号９２を生成する。血管画像信号８８、及び腺管画像信号９２は、指標値算出部７４に入力される。

粘膜情報抽出部７２は、血管８６を抽出する場合には、画像処理切替部６１からの画像信号８４に対してブラックハットフィルタ処理を施して、血管８６を抽出した血管画像信号８８を生成する。図６に示すように、粘膜情報抽出部７２に入力する前の画像信号８４においては、腺管９０の画素はその周辺の画素よりも画素値が大きい一方で、血管８６の画素はその周辺の画素よりも画素値が小さくなっている。この画像信号８４に対してブラックハットフィルタ処理を施すことで、画素値が周辺の画素よりも小さい血管８６の画素のみが抽出された血管画像信号８８が得られる。ブラックハット処理は、ノイズを除きつつ、近隣の画素と比較して画素値が小さい画素を抽出するモルフォロジー処理（モフォロジー処理とも言う）である。

また、腺管９０を抽出する場合には、画像処理切替部６１からの画像信号８４に対してトップハットフィルタ処理を施す。このトップハットフィルタ処理を施すことで、図７に示すように、画素値が周辺の画素よりも大きい腺管９０の画素のみが抽出された腺管画像信号９２が得られる。トップハット処理は、ノイズを除きつつ、近隣の画素と比較して画素値が大きい画素を抽出するモルフォロジー処理である。

なお、血管８６を抽出する場合においては、画像信号８４に対してトップハットフィルタ処理を施した後に反転処理を行うことで、上記と同様に血管画像信号８８を生成できる。一方、腺管９０を抽出する場合においては、画像信号８４に対してブラックハットフィルタ処理を施した後に反転処理を行うことで、上記と同様に腺管画像信号９２を生成できる。このように、粘膜情報抽出部７２では、同じフィルタ処理により血管８６の抽出及び腺管９０の抽出が可能である。そして、同じフィルタ処理により血管８６の抽出及び腺管９０の抽出することで、処理負担を軽減できる。

指標値算出部７４は、粘膜情報抽出部７２から受信した粘膜情報画像信号に含まれる粘膜情報の指標値を算出する。指標値は、画像信号に表される観察対象の血管、腺管、発赤、ひだ、粘液のうち少なくとも１つから求められる。例えば、図８に示すように、指標値算出部７４は、粘膜情報として血管及び腺管が選択されている場合では、粘膜情報抽出部７２から血管画像信号８８及び腺管画像信号９２を受信し、血管画像信号８８から血管８６の密度（単位面積中にある血管の割合）を算出するとともに、この血管８６の密度が一定値以上である領域９４の面積を算出する。また、腺管画像信号９２から腺管９０の密度（単位面積中にある腺管の割合）を算出するとともに、この腺管９０の密度が一定値以上である領域９６の面積を算出する。なお、指標値として、発赤が見られる領域の面積、ひだの間隔の広さ、粘液の色の濃さが一定以上である面積等を算出してもよい。算出された指標値は、判別部７６に入力される。

判別部７６は、画像処理切替部６１から画像信号を受信するとともに、指標値算出部７４から指標値を受信し、指標値に基づいて画像信号に表される粘膜情報が特定の条件を満たすか否かの判別を行う。特定の条件は、観察対象の粘膜情報（粘膜の状態）が癌等の病変であり、かつ粘膜情報が明瞭に表されていることを示すための条件である。図９に示すように、判別部７６は、観察対象の粘膜の状態が癌等の病変であるか否かに関して、取得した指標値から、粘膜の状態が「正常」「異常」「消失」の３つの分類のうちいずれに該当するかを判定する。具体的には、算出された指標値が、血管の密度が一定値以上の面積である場合には、血管の密度に関して「正常」である状態を示す面積、「異常」である状態を示す面積、「消失」である状態を示す面積の３つの分類のうち、いずれに該当するかを判定する。また、算出された指標値が、腺管の密度が一定値以上の面積である場合には、腺管の密度に関して「正常」である状態を示す面積、「異常」である状態を示す面積、「消失」である状態を示す面積の３つの分類のうち、いずれに該当するかを判定する。そして、血管と腺管との両方が「正常」以外であった場合、判別部７６は、観察対象の粘膜の状態が癌等の病変であると判定する。また、血管と腺管の片方が「異常」もしくは「消失」であった場合、判別部７６は、粘膜の状態が癌以外の状態であると判定する。

また、粘膜情報が明瞭に表されているか否かに関して、判別部７６は、粘膜の状態が癌等の病変であると判別された画像信号のうち、鮮鋭度に関して最適な特定画像信号の判別を行う。鮮鋭度は、画像信号に表される粘膜情報がどれほど明瞭に表れているかを示す度合いであり、鮮鋭度が大きいほど画像信号のブレやピンボケが小さく、細い血管や微細な腺管構造等が明瞭に表されていることを示している。例えば、血管のブレやピンボケが大きい（鮮鋭度が小さい）画像では、血管の密度が一定値以上である領域の面積が小さい傾向がある。これに対し、血管のブレやピンボケが小さい（鮮鋭度が大きい）画像では、血管の密度が一定値以上である領域の面積が大きい傾向がある。したがって、判別部７６は、癌等の病変であると判別された画像信号のうち、指標値が最大であり鮮鋭度に関して最適な特定画像信号の判別を行う。このため、鮮鋭度に関して最適な特定画像信号は、鮮鋭度が大きく（ブレやピンボケがなく）、診断の際に重要性が高い粘膜情報が明瞭に表されている画像信号である。この判別結果は、保存制御部８０に入力される。なお、判別部７６は、上記の判別を一定時間おきに行ってもよい。これにより、処理負担の軽減が可能である。

なお、特定の条件は、指標値に対応するように設定部７８によって設定可能である。例えば、血管の密度、及び腺管の密度の他、発赤が見られる領域の面積、ひだの間隔の広さ、粘液の色の濃さ等に対応して、「正常」「異常」「消失」のいずれに分類されるか等を設定可能である。

保存制御部８０は、画像処理切替部６１から画像信号を受信するとともに、判別部７６から判別結果を受信し、特定の条件を満たすと判別された特定画像信号を自動的に保存用記憶部９６（図２参照）に保存する。例えば、保存制御部８０は、血管と腺管との両方が「正常」以外であり癌の状態を表した複数の画像信号の中から、最も血管と腺管が明瞭に表された画像信号を、特定画像信号として自動的に保存用記憶部９６に保存する。

特殊画像生成部８２は、ＲＧＢ画像信号を用いて、特殊画像を生成する。生成された特殊画像は、映像信号生成部６８を介してモニタ１８で表示可能な画像として表示するための映像信号に変換され、モニタ１８に順次出力する。これにより、モニタ１８に特殊画像が表示される。なお、特殊画像生成部８２は、通常画像処理部６６と同様に、色変換処理、色彩強調処理、及び構造強調処理を行っても良い。

次に、本発明の作用について、図１０に示すフローチャートに沿って説明する。内視鏡１２によって観察対象の撮像が行われ、画像信号が取得される（Ｓ１０）。取得された画像信号は、信号処理、ノイズ除去処理などが施された後、モード切替ＳＷ１２ｆのセット位置に応じて、通常画像処理部６６または特殊画像処理部６７に入力される。特殊画像処理部６７にセットされている場合、特殊画像処理部６７は、画像信号から粘膜情報を抽出した粘膜情報画像信号を生成する（Ｓ１１）。粘膜情報は、選択部７０によって、血管、腺管、発赤、ひだ、粘液の少なくとも１つが選択される。生成された粘膜情報画像信号から、観察対象に含まれる粘膜情報の指標値を算出する（Ｓ１２）。そして、指標値に基づいて特定の条件を満たすか否かの判別を行い（Ｓ１３）、特定の条件を満たす場合（Ｓ１３−ＹＥＳ）、特定の条件を満たした特定画像信号を自動的に保存し（Ｓ１４）、特定画像信号に基づいて生成された特殊画像をモニタ１８に表示する（Ｓ１５）。一方、特定の条件を満たさない場合（Ｓ１３−ＮＯ）、取得した画像信号に基づいて生成された画像をモニタ１８に表示する（Ｓ１５）。

以上のように、本発明は、観察対象を撮像して得られた画像信号から粘膜情報の指標値を算出し、指標値に基づいて特定の条件を満たす特定画像信号を自動的に保存するため、病変画像など診断に最適な画像を漏れなく確実に保存できる。また、診断に最適な画像が自動的に保存されることにより、内視鏡診断に不慣れなドクターに対するサポートが可能である。

［第２実施形態］
第１実施形態では、判別部７６は、特定の条件を満たすか否かの判別を行っているが、第２実施形態では、特定の条件を満たすか否かの判別に加え、内視鏡１２の動き量が一定範囲内にあるか否かの判別を行う。図１１に示すように、第２実施形態では、特殊画像処理部６７に、動き量算出部９８と、判別部１００と、保存制御部１０２とを備える。その他の部材は第１実施形態と同じなので省略する。

動き量算出部９８は、粘膜情報抽出部７２から受信した粘膜情報画像信号から、内視鏡１２の先端の動き量を算出する。具体的には、動き量算出部９８では、粘膜情報抽出部７２から、特定タイミングで観察対象を撮像して得られた粘膜情報画像信号と、特定タイミングよりも前の前タイミングで観察対象を撮像して得られた粘膜情報画像信号とを取得する。そして、特定タイミングの粘膜情報画像信号に表された粘膜情報に対応する画素、及び前タイミングの粘膜情報画像信号に表された粘膜情報に対応する画素について、画像信号の比較演算を行うことにより、特定タイミングと前タイミングとの間のＸ方向への動き量、及びＹ方向への動き量を算出する。算出された動き量は、判別部１００に入力される。

判別部１００は、指標値算出部７４から指標値を受信するとともに、動き量算出部９８から動き量を受信し、指標値に基づいて特定の条件を満たすか否かの判別に加え、動き量が一定範囲内にあるか否かの判別を行う。動き量が一定範囲内にある場合では、ドクターが病変可能性部位を見つけて内視鏡１２の移動を停止させ、観察対象を精査している可能性が高い。このため、動き量が一定範囲内にある場合には、診断に重要な粘膜情報や病変可能性部位が明瞭に表された特定画像信号を取得できる可能性が高い。

保存制御部１０２は、画像処理切替部６１から画像信号を受信するとともに、判別部１００から判別結果を受信し、特定の条件を満たし、かつ動き量が一定範囲内にあると判別された特定画像信号を自動的に保存用記憶部９６に保存する。

このように、特定の条件を満たし、かつ動き量が一定範囲内にある特定画像信号を自動的に保存するため、ドクターが関心を持って精査している部位が含まれた画像の静止画を撮り逃してしまうことを防止できる。

［第３実施形態］
第３実施形態では、特定の条件を満たすか否かの判別に加え、受信した画像信号が、特定画像信号の標本となる標本画像信号と類似するか否かの判別を行う。図１２に示すように、第３実施形態では、特殊画像処理部６７に、標本画像信号記憶部１０４と、判別部１０６と、保存制御部１０８とを備える。

標本画像信号記憶部１０４は、標本画像信号が予め記憶されている。標本画像信号は、診断に重要な粘膜の状態が明瞭に表されており、診断に最適な画像信号を示す典型的な例である。標本画像信号は、判別部１０６によって読み出される。

判別部１０６は、画像処理切替部６１から画像信号を受信し、指標値算出部７４から指標値を受信するとともに、標本画像信号記憶部１０４から、選択された粘膜情報に対応する標本画像信号を読み出す。そして、指標値に基づいて特定の条件を満たすか否かの判別に加え、受信した画像信号が標本画像信号と類似するか否かの判別を行う。画像信号が標本画像信号と類似する場合は、受信した画像信号に、診断に重要な粘膜の状態が明瞭に表されている可能性が高い。つまり、受信した画像信号が標本画像信号と類似する場合は、診断に最適な画像信号が取得された可能性が高いことを示す。

保存制御部１０８は、画像処理切替部６１から画像信号を受信するとともに、判別部１０６から判別結果を受信し、特定の条件を満たし、かつ受信した画像信号が標本画像信号と類似すると判別された特定画像信号を自動的に保存用記憶部９６に保存する。

このように、特定の条件を満たし、かつ受信した画像信号が標本画像信号と類似する特定画像信号を自動的に保存することにより、診断に重要な粘膜情報や病変可能性部位が表されている可能性が高い画像の静止画を撮り逃してしまうことを防止できる。

なお、判別部１０６は、特定の条件を満たすか否かの判別、及び受信した画像信号が標本画像信号と類似するか否かの判別に加え、第２実施形態のように動き量算出部９８で算出した動き量が一定範囲内にあるか否かの判別を行うようにしてもよい。この場合、保存制御部１０８は、画像処理切替部６１から画像信号を受信するとともに、判別部１０６から判別結果を受信し、特定の条件を満たし、かつ受信した画像信号が標本画像信号と類似し、かつ動き量が一定範囲内にあると判別された特定画像信号を自動的に保存用記憶部９６に保存する。

また、判別部１０６は、標本画像信号から得られる標本指標値と、指標値算出部７４で算出された指標値とを比較して、受信した画像信号が標本画像信号と類似するか否かの判別を行ってもよい。標本指標値は、標本画像信号の観察対象に表された粘膜情報の指標値を示しており、標本画像信号に対応付けされて標本画像信号記憶部１０４に記憶される。算出された指標値が標本指標値と類似する場合は、受信した画像信号に表されている粘膜情報が、標本画像信号に表されている典型的な粘膜情報と類似していることを示している。したがって、判別部１０６は、算出された指標値が標本指標値と類似する場合に、画像信号が標本画像信号と類似していると判別できる。

なお、特殊画像処理部６７には、標本画像信号記憶部１０４に標本画像信号を入力するための標本画像信号入力部１１０が設けられていてもよい（図１２参照）。標本画像信号入力部１１０は、コンソール１９の操作に応じて、ドクターが所望する標本画像信号を、標本画像信号記憶部１０４に入力する。こうすることで、ドクターが得意とする治療に関する標本画像信号の充実や、ドクターが不得意とする治療に関する標本画像信号の補填が可能となるため、ドクターにとって使い易い内視鏡システム用のプロセッサ装置を提供できる。

［第４実施形態］
第４実施形態では、特定の条件を満たす場合に、診断に最適な画像の静止画を取得させるための操作を促すメッセージを表示させる。図１３に示すように、第４実施形態では、特殊画像処理部６７に報知部１１２が設けられる。

報知部１１２は、判別部７６から判別結果を受信し、特定の条件を満たすと判別された場合に、特定の条件を満たす特定画像信号から生成される特殊画像の静止画を、内視鏡１２に取得させるための操作（静止画取得指示部１２ｇの操作）を促す報知を行う。報知部１１２は、特定の条件を満たすと判別された場合に、静止画を取得させる旨のメッセージに関する情報を特殊画像生成部８２に送信する。

特殊画像生成部８２では、報知部１１２から静止画を取得させる旨のメッセージに関する情報を受信すると、画像信号に対して、静止画を取得させる旨のメッセージに関する情報をオーバーラップ処理させて、特殊画像を生成する。例えば、図１４に示すように、モニタ１８上の下領域１１４などに、静止画を取得させる旨のメッセージに関する情報としては、「シャッタチャンスです 静止画取得操作をしてください」と表示する。また、静止画を取得させるための操作を促すマークを表示させてもよいし、静止画を取得させるための操作を音声の出力によって促すようにしてもよい。

このように、特定の条件を満たすと判別された場合に、静止画を内視鏡１２に取得させるための操作（静止画取得指示部１２ｇの操作）を促す報知を行うことにより、内視鏡診断に不慣れなドクターに対するサポートが可能である。

［第５実施形態］
第５実施形態では、上記第１〜第４実施形態で示した４色のＬＥＤ２０ａ〜２０ｄの代わりに、レーザ光源と蛍光体を用いて観察対象の照明を行う。それ以外については、第１実施形態と同様である。

図１５に示すように、第５実施形態の内視鏡システム２００では、光源装置１４において、４色のＬＥＤ２０ａ〜２０ｄの代わりに、中心波長４４５±１０ｎｍの青色レーザ光を発する青色レーザ光源（図１５では「４４５ＬＤ」と表記）２０４と、中心波長４０５±１０ｎｍの青紫色レーザ光を発する青紫色レーザ光源（図１５では「４０５ＬＤ」と表記）２０６とが設けられている。これら各光源２０４、２０６の半導体発光素子からの発光は、光源制御部２０８により個別に制御されており、青色レーザ光源２０４の出射光と、青紫色レーザ光源２０６の出射光の光量比は変更自在になっている。

光源制御部２０８は、通常観察モードの場合には、青色レーザ光源２０４を駆動させる。これに対して、特殊観察モードの場合には、青色レーザ光源２０４と青紫色レーザ光源２０６の両方を駆動させるとともに、青色レーザ光の発光比率を青紫色レーザ光の発光比率よりも大きくなるように制御している。以上の各光源２０４、２０６から出射されるレーザ光は、集光レンズ、光ファイバ、合波器などの光学部材（いずれも図示せず）を介して、ライトガイド４１に入射する。

なお、青色レーザ光又は青紫色レーザ光の半値幅は±１０nm程度にすることが好ましい。また、青色レーザ光源２０４及び青紫色レーザ光源２０６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を用いることもできる。また、上記光源として、発光ダイオード等の発光体を用いた構成としてもよい。

照明光学系３０aには、照明レンズ４５の他に、ライトガイド４１からの青色レーザ光又は青紫色レーザ光が入射する蛍光体２１０が設けられている。蛍光体２１０に、青色レーザ光が照射されることで、蛍光体２１０から蛍光が発せられる。また、一部の青色レーザ光は、そのまま蛍光体２１０を透過する。青紫色レーザ光は、蛍光体２１０を励起させることなく透過する。蛍光体２１０を出射した光は、照明レンズ４５を介して、観察対象の体内に照射される。

ここで、通常観察モードにおいては、主として青色レーザ光が蛍光体２１０に入射するため、図１６に示すような、青色レーザ光、及び青色レーザ光により蛍光体２１０から励起発光する蛍光を合波した白色光が、観察対象に照射される。一方、特殊観察モードにおいては、青紫色レーザ光と青色レーザ光の両方が蛍光体２１０に入射するため、図１７に示すような、青紫色レーザ光、青色レーザ光、及び青色レーザ光により蛍光体２１０から励起発光する蛍光を合波した特殊光が、検体内に照射される。

なお、蛍光体２１０は、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体（例えばＹＡＧ系蛍光体、或いはＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７）等の蛍光体）を含んで構成されるものを使用することが好ましい。本構成例のように、半導体発光素子を蛍光体２１０の励起光源として用いれば、高い発光効率で高強度の白色光が得られ、白色光の強度を容易に調整できる上に、白色光の色温度、色度の変化を小さく抑えることができる。

［第６実施形態］
第６実施形態では、上記第１〜第４実施形態で示した４色のＬＥＤ２０ａ〜２０ｄの代わりに、キセノンランプなどの広帯域光源と回転フィルタを用いて観察対象の照明を行う。また、カラーの撮像センサ４８に代えて、モノクロの撮像センサで観察対象の撮像を行う。それ以外については、第１実施形態と同様である。

図１８に示すように、第３実施形態の内視鏡システム３００では、光源装置１４において、４色のＬＥＤ２０ａ〜２０ｄに代えて、広帯域光源３０２、回転フィルタ３０４、フィルタ切替部３０５が設けられている。また、撮像光学系３０ｂには、カラーの撮像センサ４８の代わりに、カラーフィルタが設けられていないモノクロの撮像センサ３０６が設けられている。

広帯域光源３０２はキセノンランプ、白色ＬＥＤなどであり、波長域が青色から赤色に及ぶ白色光を発する。回転フィルタ３０４は、内側に設けられた通常観察モード用フィルタ３０８と、外側に設けられた特殊観察モード用フィルタ３０９とを備えている（図１９参照）。フィルタ切替部３０５は、回転フィルタ３０４を径方向に移動させるものであり、モード切替ＳＷ１２ｆにより通常観察モードにセットされたときに、回転フィルタ３０４の通常観察モード用フィルタ３０８を白色光の光路に挿入し、特殊観察モードにセットされたときに、回転フィルタ３０４の特殊観察モード用フィルタ３０９を白色光の光路に挿入する。

図１９に示すように、通常観察モード用フィルタ３０８には、周方向に沿って、白色光のうち青色光を透過させるＢフィルタ３０８ａ、白色光のうち緑色光を透過させるＧフィルタ３０８ｂ、白色光のうち赤色光を透過させるＲフィルタ３０８ｃが設けられている。したがって、通常観察モード時には、回転フィルタ３０４が回転することで、青色光、緑色光、赤色光が交互に観察対象に照射される。

特殊観察モード用フィルタ３０９には、周方向に沿って、白色光のうち特定波長の青色狭帯域光を透過させるＢｎフィルタ３０９ａと、白色光のうち緑色光を透過させるＧフィルタ３０９ｂ、白色光のうち赤色光を透過させるＲフィルタ３０９ｃが設けられている。したがって、特殊観察モード時には、回転フィルタ３０４が回転することで、青色狭帯域光、緑色光、赤色光が交互に観察対象に照射される。

内視鏡システム３００では、通常観察モード時には、青色光、緑色光、赤色光が観察対象に照射される毎にモノクロの撮像センサ３０６で検体内を撮像する。これにより、ＲＧＢの３色の画像信号が得られる。そして、それらＲＧＢ画像信号に基づいて、上記第１実施形態と同様の方法で、通常画像が生成される。

一方、特殊観察モード時には、青色狭帯域光、緑色光、赤色光が観察対象に照射される毎にモノクロの撮像センサ３０６で検体内を撮像する。これにより、Ｂｎ画像信号と、Ｇ画像信号、Ｒ画像信号が得られる。これらＢｎ画像信号と、Ｇ画像信号、Ｒ画像信号に基づいて、特殊画像の生成が行われる。特殊画像の生成には、Ｂ画像信号の代わりに、Ｂｎ画像信号が用いられる。それ以外については、第１実施形態と同様の方法で特殊画像の生成が行われる。

なお、上記実施形態では、指標値として、血管８６の密度が一定値以上である領域の面積と腺管９０の密度が一定値以上である領域の面積を組み合わせて用いているが、発赤が見られる領域の面積、ひだの間隔の広さ、粘液の色の濃さが一定以上である面積などの他の指標値と組み合わせてもよい。また、１つの指標値を用いてもよいし、組み合わせる数についても自由に設定可能である。

１０、２００、３００ 内視鏡システム
１２ 内視鏡
１４ 光源装置
１６ プロセッサ装置
６６ 通常画像処理部
６７ 特殊画像処理部
７０ 選択部
７２ 粘膜情報抽出部
７４ 指標値算出部
７６、１００、１０６ 判別部
７８ 設定部
８０、１０２、１０８ 保存制御部
８２ 特殊画像生成部
９６ 保存用記憶部
９８ 動き量算出部
１０４ 標本画像信号記憶部
１１０ 標本画像信号入力部
１１２ 報知部

Claims (11)

1. 内視鏡によって観察対象を撮像して得られた画像信号を取得する画像信号取得部と、
   前記画像信号から血管、腺管、発赤、ひだ、粘液のうち少なくとも２つを含む複数の粘膜情報のそれぞれの指標値を算出する指標値算出部と、
   前記複数の粘膜情報を組み合わせて前記指標値に基づいて前記画像信号が特定の条件を満たすか否かの判別を行う判別部であって、前記粘膜情報は、「正常」、「異常」、「消失」のいずれかに分類され、前記複数の粘膜情報のうち２つ以上が「異常」または「消失」である場合に前記特定の条件を満たすと判別し、前記複数の粘膜情報のうち１つが「異常」または「消失」である場合に前記特定の条件を満たさないと判別する判別部と、
   前記画像信号のうち、前記特定の条件を満たすと判別された特定画像信号を自動的に保存用記憶部に保存する保存制御部とを備えることを特徴とする内視鏡用のプロセッサ装置。
2. 前記血管、腺管、発赤、ひだ、粘液のうちから、前記指標値の算出に用いる前記粘膜情報を選択する選択部を有することを特徴とする請求項１記載のプロセッサ装置。
3. 選択された前記粘膜情報の前記指標値に対応する前記特定の条件の設定を行う設定部を有することを特徴とする請求項２記載のプロセッサ装置。
4. 前記判別部は、一定時間おきに前記判別を行うことを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載のプロセッサ装置。
5. 前記画像信号から前記内視鏡の動き量を算出する動き量算出部を有し、
   前記判別部は、前記特定の条件を満たすか否かの判別に加え、前記動き量が一定範囲内にあるか否かの判別を行い、
   前記保存制御部は、前記画像信号のうち、前記特定の条件を満たし、かつ前記動き量が前記一定範囲内にあると判別された特定画像信号を自動的に前記保存用記憶部に保存することを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載のプロセッサ装置。
6. 標本画像信号を記憶した標本画像信号記憶部を有し、
   前記判別部は、前記特定の条件を満たすか否かの判別に加え、前記画像信号が前記標本画像信号と類似するか否かの判別を行い、
   前記保存制御部は、前記画像信号のうち、前記指標値が前記特定の条件を満たし、かつ前記画像信号が前記標本画像信号と類似すると判別された特定画像信号を自動的に前記保存用記憶部に保存することを特徴とする請求項１ないし５いずれか１項記載のプロセッサ装置。
7. 前記判別部は、前記標本画像信号から得られる標本指標値と、前記指標値算出部で算出された前記指標値とを比較して、前記画像信号が前記標本画像信号と類似するか否かの判別を行うことを特徴とする請求項６記載のプロセッサ装置。
8. 前記標本画像信号記憶部に前記標本画像信号を入力する標本画像信号入力部を有することを特徴とする請求項６または７記載のプロセッサ装置。
9. 前記特定の条件を満たすと判別された場合に、前記特定画像信号から生成される画像の静止画を前記内視鏡に取得させるための操作を促す報知を行う報知部を有することを特徴とする請求項１ないし８いずれか１項記載のプロセッサ装置。
10. 画像信号取得部が、内視鏡によって観察対象を撮像して得られた画像信号を取得するステップと、
    指標値算出部が、前記画像信号から血管、腺管、発赤、ひだ、粘液のうち少なくとも２つを含む複数の粘膜情報のそれぞれの指標値を算出するステップと、
    判別部が、前記複数の粘膜情報を組み合わせて前記指標値に基づいて前記画像信号が特定の条件を満たすか否かの判別を行い、その際に、前記粘膜情報は、「正常」、「異常」、「消失」のいずれかに分類され、前記複数の粘膜情報のうち２つ以上が「異常」または「消失」である場合に前記特定の条件を満たすと判別し、前記複数の粘膜情報のうち１つが「異常」または「消失」である場合に前記特定の条件を満たさないと判別するステップと、
    保存制御部が、前記画像信号のうち、前記特定の条件を満たすと判別された特定画像信号を自動的に保存用記憶部に保存するステップとを備えることを特徴とする内視鏡用のプロセッサ装置の作動方法。
11. 内視鏡用のプロセッサ装置にインストールされる内視鏡用の制御プログラムにおいて、
    コンピュータを、
    内視鏡によって観察対象を撮像して得られた画像信号を取得する画像信号取得部と、
    前記画像信号から血管、腺管、発赤、ひだ、粘液のうち少なくとも２つを含む複数の粘膜情報のそれぞれの指標値を算出する指標値算出部と、
    前記複数の粘膜情報を組み合わせて前記指標値に基づいて前記画像信号が特定の条件を満たすか否かの判別を行い、その際に、前記粘膜情報は、「正常」、「異常」、「消失」のいずれかに分類され、前記複数の粘膜情報のうち２つ以上が「異常」または「消失」である場合に前記特定の条件を満たすと判別し、前記複数の粘膜情報のうち１つが「異常」または「消失」である場合に前記特定の条件を満たさないと判別する判別部と、
    前記画像信号のうち、前記特定の条件を満たすと判別された特定画像信号を自動的に保存用記憶部に保存する保存制御部として機能させることを特徴とする内視鏡用の制御プログラム。

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