JP6243364B2 - 内視鏡用のプロセッサ装置、及び作動方法、並びに制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、血管の密度、太さ、長さなどの血管指標値を求める内視鏡用のプロセッサ装置、及び作動方法、並びに制御プログラムに関する。

医療現場において、光源装置、内視鏡、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、照明光で照明された観察対象を撮像センサで撮像して画像信号を出力する。プロセッサ装置は、内視鏡から送信された画像信号から観察対象の画像を生成してモニタに表示させる。

内視鏡システムを用いて観察対象を観察する場合、さまざまな理由から、観察対象と内視鏡の先端部との距離（以下、観察距離という）を取得したいという要望がある。例えば、特許文献１では、診断の目的に合った画像を生成するために、画像信号を周波数解析して観察距離を取得している。観察距離を取得する方法は他にも有り、例えば、鉗子口に挿入したスケールの距離目盛から取得したり、画像信号から得られる露光量から取得したり、ズームレンズを移動させた場合の撮像倍率の変化から取得することが行われている。

特開２０１２−２１３５５２号

しかしながら、観察距離は、撮影条件によって、取得が難しい場合が多い。例えば、特許文献１に示すような周波数解析で観察距離を取得する場合、画像内の血管は観察対象の動きなどでボケ易いので高周波成分がつぶれる可能性があり、正確に観察距離を取得することが難しい場合が多い。また、スケールから観察距離を取得する場合には、鉗子口にスケールを挿入する手間がかかる。露光量から観察距離を取得する場合には、観察対象の表面に異物などが有ると照明光の反射率が変わるため、観察距離を正確に取得することが困難な場合がある。撮像倍率から観察距離を取得する場合、撮像倍率を変更させなければならないので、非拡大時の観察距離を取得できない。

本発明は、観察距離を正確に取得可能な内視鏡用のプロセッサ装置、及び作動方法、並びに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、観察対象に含まれる血管の血管指標値である血管の本数、長さ、高低差、傾き、面積、密度、深さ、血管間隔のうち、少なくとも１以上の血管指標値を画像信号から算出する血管指標値算出部と、算出された血管指標値のうち少なくとも１以上の血管指標値から、内視鏡の先端と観察対象の表面との間の観察距離を算出する観察距離算出部とを備える。

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、血管指標値算出部が、観察対象に含まれる血管の血管指標値である血管の本数、長さ、高低差、傾き、面積、密度、深さ、血管間隔のうち、少なくとも１以上の血管指標値を画像信号から算出するステップと、観察距離算出部が、算出された血管指標値のうち少なくとも１以上の血管指標値から、内視鏡の先端と観察対象の表面との間の観察距離を算出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、観察対象に含まれる血管の血管指標値である血管の本数、長さ、高低差、傾き、面積、密度、深さ、血管間隔のうち、少なくとも１以上の血管指標値を画像信号から算出する血管指標値算出部と、算出された血管指標値のうち少なくとも１以上の血管指標値から、内視鏡の先端と観察対象の表面との間の観察距離を算出する観察距離算出部として機能させる。

血管指標値算出部は、血管指標値として、血管の太さを更に算出し、観察距離算出部は、血管の太さと、血管の太さ以外との少なくとも２以上の血管指標値から、観察距離を算出することが好ましい。

血管指標値のうち、観察距離の算出に用いる血管指標値の選択を行う血管指標値選択部を備えることが好ましい。

血管指標値のそれぞれに対して優先度を設定する優先度設定部を備え、血管指標値選択部は、設定された優先度が特定の条件を満たす血管指標値を、観察距離の算出に用いる血管指標値として選択することが好ましい。

観察距離算出部は、血管指標値ごとの観察距離を平均した平均値を観察距離とすることが好ましい。

予め定められた基準観察距離と、基準観察距離における基準血管指標値とを記憶した基準記憶部を有し、観察距離算出部は、算出された血管指標値と、基準血管指標値と、基準観察距離とから、観察距離を算出することが好ましい。

血管指標値には距離不変血管指標値が含まれ、観察距離算出部は、距離不変血管指標値以外の血管指標値から、観察距離を算出することが好ましい。距離不変血管指標値は、観察距離に対して不変であることが好ましい。距離不変血管指標値は、密度であることが好ましい。

本発明によれば、画像信号から算出した血管指標値から観察距離を算出するので、観察距離を正確に取得可能な内視鏡用のプロセッサ装置、及び作動方法、並びに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。 測定用画像処理部の機能を示すブロック図である。 画像信号及び血管指標値を示す模式図である。 観察距離算出用テーブルの模式図である。 血管指標値を示す情報と観察距離が表示されたモニタの模式図である。 第１実施形態のフローチャートである。 優先度設定部、及び血管指標値選択部を備える測定用画像処理部の機能を示すブロック図である。 基準記憶部の機能を示すブロック図である。 病変の可能性があることを示す情報が表示されたモニタの模式図である。 第２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３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、ズーム操作部１２ｇ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モードと測定モードとを有している。通常モードは、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。測定モードは、観察対象に含まれる血管の血管指標値を求め、この血管指標値から観察距離を取得し、かつ血管指標値に基づいた画像（以下、特殊画像という）をモニタ１８に表示する。ズーム操作部１２ｇは、後述する撮像光学系３０ｂに対して撮像倍率の変更を指示する撮像倍率変更指示を入力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などを出力表示する。コンソール１９は、機能設定など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、画像や画像情報など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２１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、観察対象を照明するための照明光を発する。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。

光源制御部２１は、各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄに対して独立に制御信号を入力することによって、各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄの点灯や消灯、点灯時の発光量などを独立に制御する。本実施形態では、通常モード及び測定モードのどちらの観察モードでも、光源制御部２１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、通常モード及び測定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、ミラーやレンズなどで構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２５に入射される。ライトガイド２５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２５は、光源２０が発した照明光を、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３２を有しており、ライトガイド２５によって伝搬された照明光は照明レンズ３２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４２、ズームレンズ４４、撮像センサ４６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、及び蛍光などの各種の光は、対物レンズ４２及びズームレンズ４４を介して撮像センサ４６に入射する。これにより、撮像センサ４６に観察対象の像が結像される。

ズームレンズ４４は、ズーム操作部１２ｇからの撮像倍率変更指示に応じて、テレ端とワイド端との間を自在に移動することにより、撮像倍率を変更可能とする。ズームレンズ４４がワイド端に移動すると、観察対象の像が拡大する。一方、ズームレンズ４４がテレ端に移動すると、観察対象の像が縮小する。ズームレンズ４４は、非拡大観察が行われる場合には、ワイド端に配置されており、ズーム操作部１２ｇの操作によって拡大観察が行われる場合には、ワイド端からテレ端に移動される。

撮像センサ４６は、照明光で照明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４６の各画素には、図４に示すＢ（青色）カラーフィルタ、Ｇ（緑色）カラーフィルタ、Ｒ（赤色）カラーフィルタのいずれかが設けられている。このため、撮像センサ４６は、Ｂカラーフィルタが設けられたＢ画素（青色画素）で紫色から青色の光を受光し、Ｇカラーフィルタが設けられたＧ画素（緑色画素）で緑色の光を受光し、Ｒカラーフィルタが設けられたＲ画素（赤色画素）で赤色の光を受光する。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４６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４６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４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４６と同様のＲＧＢ各色の画像信号を得ることができる。また、撮像センサ４６の代わりに、カラーフィルタを設けていないモノクロの撮像センサを用いても良い。

ＣＤＳ／ＡＧＣ（Correlated Double Sampling／Automatic Gain Control）回路５１は、撮像センサ４６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）や自動利得制御（ＡＧＣ）を行う。ＣＤＳ／ＡＧＣ回路５１を経た画像信号は、Ａ／Ｄ（Analog／Digital）コンバータ５２により、デジタルの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６０と、通常用画像処理部６２と、測定用画像処理部６４と、映像信号生成部６６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４６からデジタル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、デモザイク処理などの各種信号処理を施す。欠陥補正処理では、撮像センサ４６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いう）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でデモザイク処理など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などによる）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６０に送信される。

画像処理切替部６０は、モード切替ＳＷ１２ｆの操作によって通常モードにセットされている場合には、画像信号を通常用画像処理部６２に送信し、測定モードにセットされている場合には、画像信号を測定用画像処理部６４に送信する。

通常用画像処理部６２は、画像処理切替部６０から受信した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、通常画像を生成する。色変換処理では、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、例えば血管やピットパターン（腺管）など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。上記のように各種画像処理などを施した画像信号を用いたカラー画像が通常画像である。

測定用画像処理部６４は、画像処理切替部６０から受信した画像信号が表す血管を指標化（数値化）した血管指標値を算出するとともに、内視鏡１２の先端部１２ｄと観察対象の表面との間の距離である観察距離を算出する。図５に示すように、測定用画像処理部６４には、血管指標値算出部７２と、観察距離算出部７４と、画像生成部７６とが設けられている。画像処理切替部６０からの画像信号は、血管指標値算出部７２と画像生成部７６が受信する。

血管指標値算出部７２は、画像処理切替部６０から受信した画像信号から血管指標値を算出する。血管指標値は、観察対象に含まれる血管の本数、長さ（または、観察対象に含まれる血管の長さの平均値である平均血管長）、太さ（または、観察対象に含まれる血管の太さの最大値である最大血管太さ）、高低差、傾き、面積、密度（単位面積中にある血管の割合）、深さ、血管間隔などである。血管指標値算出部７２では、これらの血管指標値のうち少なくとも１以上を画像信号から算出する。血管指標値算出部７２で算出する血管指標値の種類は、例えば、コンソール１９などのユーザインタフェースで入力することによって選択される。本実施形態では、血管指標値として、血管の密度、平均血管長、最大血管太さを算出する。平均血管長と最大血管太さに関しては、画面上の血管を示す画素の画素数（ピクセル：ｐｉｘ）で示し、血管の密度に関しては（ｐｉｘ^−２）で示す。血管指標値算出部７２は、算出した血管指標値を、観察距離算出部７４に送信する。

具体的には、図６において、血管の密度を算出する場合、画像信号８０に対して設定されたＲＯＩ（Region of Interest（関心領域））８２内において、特定の大きさ（単位面積）の領域を切り出し、その領域内の全画素に占める血管８４の割合を算出する。これをＲＯＩ８２内の全画素に対して行うことで、ＲＯＩ８２の各画素の血管８４の密度を算出する。平均血管長を算出する場合、ＲＯＩ８２の各画素の血管８４の長さを算出し、これら各画素の血管８４の長さの平均値を算出する。最大血管太さを算出する場合、ＲＯＩ８２の各画素の血管８４の太さを算出し、これら各画素の血管８４の太さの最大値を算出する。本実施形態では、血管の密度をＤＢ（ｐｉｘ^−２）とし、平均血管長をＡＬ（ｐｉｘ）とし、最大血管太さをＭＤ（ｐｉｘ）とする。例えば、血管の密度ＤＢ＝０．２３（ｐｉｘ^−２）、平均血管長ＡＬ＝１８（ｐｉｘ）、最大血管太さＭＤ＝５（ｐｉｘ）とする。これらの血管指標値の他にも、血管指標値算出部７２は、例えば、血管の本数を算出する場合には、画像信号内の各画素の血管の本数をカウントする。

観察距離算出部７４は、血管指標値算出部７２から受信した血管指標値から、観察距離を求める。具体的には、観察距離算出部７４は、血管指標値算出部７２で求めた血管指標値のうち、距離不変血管指標値以外の血管指標値である平均血管長、最大血管太さのそれぞれから観察距離を求める。距離不変血管指標値は、血管の画像上のサイズ（長さや太さなど）が観察距離に応じて変化した場合でも、その値に変化が無い、即ち、観察距離に対して不変の血管指標値である。

図７に示すように、観察距離算出部７４は、血管指標値と、この血管指標値から得られる観察距離とが対応付けされた観察距離算出用テーブル９０を有する。そして、観察距離算出部７４は、観察距離算出用テーブル９０内の血管指標値のうち、血管指標値算出部７２から受信した血管指標値に対応する観察距離を取得する。例えば、観察距離算出部７４は、血管指標値算出部７２から受信した平均血管長ＡＬが１８（ｐｉｘ）なので、平均血管長とその観察距離とが対応付けされた観察距離算出用テーブル９０において、１８（ｐｉｘ）の平均血管長に対応する観察距離として２０（ｍｍ）を取得する。また、血管指標値算出部７２から受信した最大血管太さＭＤは５（ｐｉｘ）なので、最大血管太さとその観察距離とが対応付けされた観察距離算出用テーブル９０において５（ｐｉｘ）の最大血管太さに対応する観察距離として２０（ｍｍ）を取得する。観察距離算出部７４では、複数の血管指標値から、複数の観察距離を取得した場合には、各観察距離を平均した平均値を取得する。本実施形態では、平均血管長に対応する観察距離と最大血管太さに対応する観察距離とは両方とも２０（ｍｍ）なので、これらの平均値は２０（ｍｍ）である。

なお、観察距離算出用テーブル９０において、血管指標値算出部７２で求めた血管指標値が無い場合には、以下の方法で、観察距離を算出する。まず、観察距離算出用テーブル９０内の血管指標値のうち、血管指標値算出部７２で求めた血管指標値に最も近い血管指標値を選択し、この選択した血管指標値と血管指標値算出部７２で求めた血管指標値との比率を求める。そして、観察距離算出用テーブル９０を参照して、選択した血管指標値に対応する観察距離を取得し、この取得した観察距離に前述の比率を掛け合わせたものを、血管指標値算出部７２で求めた血管指標値に対応する観察距離とする。

例えば、血管指標値算出部７２で求めた最大血管太さＭＤが１６（ｐｉｘ）であった場合、最大血管太さとその観察距離とが対応付けされた観察距離算出用テーブル９０において、最大血管太さＭＤ＝１６（ｐｉｘ）に最も近い最大血管太さとして、２０（ｐｉｘ）を選択する。選択した最大血管太さと最大血管太さＭＤとの比率を２０（ｐｉｘ）／１６（ｐｉｘ）＝１．２５として求める。そして、選択した最大血管太さ（２０（ｐｉｘ））に対応する観察距離として５（ｍｍ）を取得し、この取得した観察距離５（ｍｍ）に比率１．２５を掛け合わせる。これにより、血管指標値算出部７２で求めた最大血管太さＭＤに対応する観察距離は、５（ｍｍ）×１．２５＝６．２５（ｍｍ）と求められる。

なお、血管指標値算出部７２で求める血管指標値のうち、血管の密度については、観察距離が長い場合と短い場合とで同じであることから、距離不変血管指標値である。これに対して、血管の長さは、画像上において、観察距離が長い場合の方が短い場合よりも短くなることから、平均血管長は、距離不変血管指標値ではない。また、血管の太さは、画像上において、観察距離が長い場合の方が短い場合よりも細くなることから、最大血管太さは、距離不変血管指標値ではない。また、血管の本数は、観察距離が長くなるほど画像上に写る血管の本数が多くなることから、距離不変血管指標値ではない。

画像生成部７６は、画像信号と血管指標値と観察距離とに基づいて特殊画像信号を生成する。特殊画像信号を用いた画像が特殊画像である。例えば、画像生成部７６は、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、ベース画像信号を生成する。次に、ベース画像信号に対して、血管指標値に基づく情報をオーバーラップ処理することにより、特殊画像信号を生成する。オーバーラップ処理では、ベース画像信号に対して、血管指標値を示す情報と観察距離を表示させるように、特殊画像を生成する。例えば、図８において、モニタ１８上の右上領域１００などに、ＲＯＩ８２内の血管指標値を示す情報と観察距離を表示する。また、ベース画像信号に対して血管指標値に応じて色付け処理を行うことにより、血管指標値が一定値以上の領域を疑似カラーで表示させても良い。例えば、ＲＯＩ８２内において、血管指標値が一定値以上の領域１０１を疑似カラーで表示させても良い。この疑似カラーの領域１０１を、血管指標値に応じて異なる色で表示させても良い。

映像信号生成部６６は、通常用画像処理部６２または測定用画像処理部６４から受信した画像信号を、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し、モニタ１８に順次出力する。これにより、モニタ１８には、通常画像信号が入力された場合は通常画像を表示し、特殊画像信号が入力された場合は特殊画像を表示する。

次に、本発明の作用について、図９に示すフローチャートに沿って説明する。まず、測定モードにセットされた場合（Ｓ１１）に、観察対象を撮像して画像信号を取得する（Ｓ１２）。この画像信号から、血管指標値を算出する（Ｓ１３）。血管指標値は、血管の本数、長さ（平均血管長）、太さ（最大血管太さ）、高低差、傾き、面積、密度、深さ、血管間隔などのうち少なくとも１以上を算出する。算出した血管指標値が距離不変血管指標値であるか否かを判定する（Ｓ１４）。そして、距離不変血管指標値以外の血管指標値から（Ｓ１４でＹｅｓ）観察距離を算出する（Ｓ１５）。なお、距離不変血管指標値の場合は（Ｓ１４でＮｏ）観察距離を算出しない。

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血管指標値を求め、この血管指標値に基づいて観察距離を算出するので、観察距離を正確も取得できる。

なお、上記実施形態では、距離不変血管指標値以外の血管指標値から観察距離を算出しているが、距離不変血管指標値以外の血管指標値であり、かつ特定の条件を満たす血管指標値から観察距離を算出するようにしても良い。

図１０において、測定用画像処理部１１０には、測定用画像処理部６４の各構成に加えて、優先度設定部１１２と、血管指標値選択部１１４とが新たに設けられる。優先度設定部１１２は、血管指標値のそれぞれに対して優先度を設定する。優先度は、例えば、予め設定されている病変の種類に応じて、血管指標値ごとに設定する。なお、コンソール１９などのユーザインタフェースによる入力によって、各血管指標値に対して優先度を設定するようにしても良い。

血管指標値選択部１１４は、血管の本数、太さ、長さ、高低差、傾き、面積、密度、深さ、血管間隔のうちから、優先度設定部１１２で設定された優先度が特定の条件を満たす血管指標値を、観察距離の算出に用いる血管指標値として選択する。観察距離算出部７４では、血管指標値選択部１１４で選択された血管指標値から、観察距離を算出する。

なお、上記実施形態では、観察距離算出部７４は、血管指標値算出部７２から受信した血管指標値と、観察距離算出用テーブル９０に対応付けされた血管指標値と観察距離とに基づいて、観察距離を取得しているが、予め定められた基準観察距離と、この基準観察距離における基準血管指標値とから観察距離を算出しても良い。ここで、内視鏡観察の分野では、これまでの臨床現場で得られた多数の知見に基づいて、特定の観察距離における血管指標値に応じた診断基準が定められてきている。診断基準は、観察中の部位が正常または異常な状態（病変）であるかをドクターが判断できるように、各状態に応じて定められる。本実施形態においては、観察部位が正常な状態であることを示す診断基準が定められた特定の観察距離を、基準観察距離として用いる。また、基準観察距離で撮像して得られた画像信号から算出された血管指標値を、基準血管指標値として用いる。なお、観察部位が病変であることを示す診断基準が定められた特定の観察距離を、基準観察距離として用いても良い。

図１１において、観察距離算出部１２０には、基準観察距離と、この基準観察距離における基準血管指標値とを記憶する基準記憶部１２２が設けられている。基準記憶部１２２には、基準観察距離がＤＳ（ｍｍ）として記憶され、この基準観察距離ＤＳ（ｍｍ）における平均血管長としてＡＬｓ（ｐｉｘ）が記憶されている。また、基準観察距離ＤＳ（ｍｍ）における最大血管太さとしてＭＤｓ（ｐｉｘ）が記憶されている。例えば、基準観察距離ＤＳ＝１０（ｍｍ）とし、基準観察距離ＤＳ＝１０（ｍｍ）における平均血管長ＡＬｓ＝３６（ｐｉｘ）とし、基準観察距離ＤＳ＝１０（ｍｍ）における最大血管太さＭＤｓ＝１０（ｐｉｘ）とする。

観察距離算出部１２０では、基準血管指標値を、血管指標値算出部７２から受信した平均血管長で除算するとともに、この除算した値に対して基準観察距離を乗算することによって、観察距離を算出する。例えば、受信した平均血管長ＡＬが７２（ｐｉｘ）であった場合には、基準観察距離ＤＳ＝１０（ｍｍ）、平均血管長ＡＬｓ＝３６（ｐｉｘ）なので、観察距離はＡＬｓ／ＡＬ×ＤＳ＝３６（ｐｉｘ）／７２（ｐｉｘ）×１０（ｍｍ）＝５（ｍｍ）と求められる。また、受信した最大血管太さＭＤが２０（ｐｉｘ）であった場合には、最大血管太さＭＤｓ＝１０（ｐｉｘ）なので、観察距離はＭＤｓ／ＭＤ×ＤＳ＝１０（ｐｉｘ）／２０（ｐｉｘ）×１０（ｍｍ）＝５（ｍｍ）と求められる。

なお、上記実施形態において、血管指標値算出部７２は、例えば、平均血管長を算出する際にＲＯＩ内の全画素について血管の長さを求めているため、血管の長さの頻度を示すヒストグラムが得られる。血管の長さの頻度を示すヒストグラムは、横軸が血管の長さであり、縦軸が頻度である。観察距離算出部７４は、このヒストグラムに基づいて、観察対象が正常な状態であるか病変であるかの判定を行っても良い。

具体的には、観察距離算出部７４には、観察対象が正常な状態における血管指標値の頻度を示す正常ヒストグラムと、観察対象が病変部である血管指標値の頻度を示す病変ヒストグラムとが予め記憶される。そして、観察距離算出部７４は、血管指標値算出部７２から受信したヒストグラムが、正常ヒストグラムと異常ヒストグラムとのいずれに類似するかを判定する。この判定の結果、正常ヒストグラムに類似する場合は、観察対象が正常であると判定し、異常ヒストグラムに類似する場合は、病変の可能性がある病変可能性部位であると判定する。

観察距離算出部７４は、観察対象が正常である場合に観察距離の算出を行い、病変可能性部位である場合には観察距離の算出を行わない。なお、観察距離算出部７４は、判定結果を画像生成部７６に送信しても良い。画像生成部７６は、観察対象が病変であるとの判定結果を受信した場合には、ベース画像信号に対して、病変の可能性があることを示す情報１３０をオーバーラップ処理して、特殊画像信号を生成する。例えば、図１２において、病変の可能性があることを示す情報１３０として、モニタ１８上の右上領域などに「病変の可能性があります」と表示する。

［第２実施形態］
第２実施形態では、上記第１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１３に示すように、第２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１３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１３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、測定モードの場合には、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２５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、発光ダイオードなど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３２の他に、ライトガイド２５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は、青色レーザ光によって励起され、蛍光を発する。また、青色レーザ光の一部は、蛍光体２１０を励起させることなく透過する。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３２を介して、観察対象の体内を照明する。

ここで、通常モードにおいては、主として青色レーザ光が蛍光体２１０に入射するため、図１４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によって観察対象が照明される。一方、測定モードにおいては、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１５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によって観察対象が照明される。

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）などの蛍光体）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３実施形態］
第３実施形態では、上記第１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４６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１６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４６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モード用フィルタ３０８と、外側に設けられた測定モード用フィルタ３０９とを備えている（図１７参照）。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により通常モードにセットされたときに、回転フィルタ３０４の通常モード用フィルタ３０８を白色光の光路に挿入し、測定モードにセットされたときに、回転フィルタ３０４の測定モード用フィルタ３０９を白色光の光路に挿入する。

図１７に示すように、通常モード用フィルタ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。

測定モード用フィルタ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、測定モード時には、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、通常モード時には、青色光、緑色光、赤色光で観察対象が照明される毎にモノクロの撮像センサ３０６で観察対象を撮像する。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色の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、測定モード時には、青色狭帯域光、緑色光、赤色光で観察対象が照明される毎にモノクロの撮像センサ３０６で観察対象を撮像する。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。このように、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。

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
６２ 通常用画像処理部
６４，１１０ 測定用画像処理部
７２ 血管指標値算出部
７４，１２０ 観察距離算出部
７６ 画像生成部
９０ 観察距離算出用テーブル
１１２ 優先度設定部
１１４ 血管指標値選択部
１２２ 基準記憶部

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、
   前記観察対象に含まれる血管の血管指標値である血管の本数、長さ、高低差、傾き、面積、密度、深さ、血管間隔のうち、少なくとも１以上の前記血管指標値を前記画像信号から算出する血管指標値算出部と、
   算出された前記血管指標値のうち少なくとも１以上の前記血管指標値から、前記内視鏡の先端と前記観察対象の表面との間の観察距離を算出する観察距離算出部と、
   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. 前記血管指標値算出部は、前記血管指標値として、血管の太さを更に算出し、
   前記観察距離算出部は、前記血管の太さと、前記血管の太さ以外との少なくとも２以上の前記血管指標値から、前記観察距離を算出することを特徴とする請求項１記載の内視鏡用のプロセッサ装置。
3. 前記血管指標値のうち、前記観察距離の算出に用いる前記血管指標値の選択を行う血管指標値選択部を備えることを特徴とする請求項２記載の内視鏡用のプロセッサ装置。
4. 前記血管指標値のそれぞれに対して優先度を設定する優先度設定部を備え、
   前記血管指標値選択部は、設定された前記優先度が特定の条件を満たす前記血管指標値を、前記観察距離の算出に用いる前記血管指標値として選択することを特徴とする請求項３記載の内視鏡用のプロセッサ装置。
5. 前記観察距離算出部は、前記血管指標値ごとの前記観察距離を平均した平均値を前記観察距離とすることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載の内視鏡用のプロセッサ装置。
6. 予め定められた基準観察距離と、前記基準観察距離における基準血管指標値とを記憶した基準記憶部を有し、
   前記観察距離算出部は、算出された前記血管指標値と、前記基準血管指標値と、前記基準観察距離とから、前記観察距離を算出することを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載の内視鏡用のプロセッサ装置。
7. 前記血管指標値には距離不変血管指標値が含まれ、
   前記観察距離算出部は、前記距離不変血管指標値以外の前記血管指標値から、前記観察距離を算出することを特徴とする請求項１ないし６いずれか１項記載の内視鏡用のプロセッサ装置。
8. 前記距離不変血管指標値は、前記観察距離に対して不変であることを特徴とする請求項７記載の内視鏡用のプロセッサ装置。
9. 前記距離不変血管指標値は、前記密度であることを特徴とする請求項８記載の内視鏡用のプロセッサ装置。
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、
    血管指標値算出部が、前記観察対象に含まれる血管の血管指標値である血管の本数、長さ、高低差、傾き、面積、密度、深さ、血管間隔のうち、少なくとも１以上の前記血管指標値を前記画像信号から算出するステップと、
    観察距離算出部が、算出された前記血管指標値のうち少なくとも１以上の前記血管指標値から、前記内視鏡の先端と前記観察対象の表面との間の観察距離を算出するステップと、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、
    前記観察対象に含まれる血管の血管指標値である血管の本数、長さ、高低差、傾き、面積、密度、深さ、血管間隔のうち、少なくとも１以上の前記血管指標値を前記画像信号から算出する血管指標値算出部と、
    算出された前記血管指標値のうち少なくとも１以上の前記血管指標値から、前記内視鏡の先端と前記観察対象の表面との間の観察距離を算出する観察距離算出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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