JP6254506B2 - Endoscope system and operating method thereof - Google Patents
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Images
Description
本発明は、病変部の診断に寄与する生体数値情報を取得する内視鏡システム及びその作動方法に関する。 The present invention relates to an endoscope system that acquires biological numerical information that contributes to the diagnosis of a lesion, and an operating method thereof.
医療分野においては、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て、診断することが一般的になっている。この内視鏡システムを用いた診断では、モニタに表示された画像をドクターが観察して、病変部位か否かの判断を行っている。このような内視鏡画像に基づく診断はドクターの熟練度が大きく影響することから、ドクターの熟練度によらない新たな診断方法が求められている。 In the medical field, diagnosis is generally performed using an endoscope system including a light source device, an endoscope, and a processor device. In the diagnosis using this endoscope system, a doctor observes an image displayed on a monitor and determines whether or not a lesion site. Since such a diagnosis based on an endoscopic image is greatly influenced by the skill level of the doctor, a new diagnosis method that does not depend on the skill level of the doctor is required.
例えば、病変部とヘモグロビン量とは相関関係があることから、特許文献1では、ヘモグロビン量をIHb(Index of Hemoglobin)として定量化し、IHbを病変部の診断に用いることが記載されている。 For example, since there is a correlation between a lesioned part and the amount of hemoglobin, Patent Document 1 describes that the amount of hemoglobin is quantified as IHb (Index of Hemoglobin) and IHb is used for diagnosis of the lesioned part.
しかしながら、IHbなど生体数値情報を用いた診断において、特許文献1では、近接撮影や遠景撮影など観察対象との距離に関わらず、同じようにして生体数値情報を算出している。このように観察対象との距離などによって照明条件や撮影条件が変化すると生体数値情報の値が変わってしまうことから、客観性に欠けることがあった。 However, in the diagnosis using biological numerical information such as IHb, Patent Document 1 calculates the biological numerical information in the same manner regardless of the distance to the observation target such as close-up shooting and distant shooting. As described above, when the illumination condition or the photographing condition changes depending on the distance to the observation target, the value of the biological numerical information changes, so that there is a lack of objectivity.
本発明は、照明条件や撮影条件によらず、客観性の高い生体数値情報を取得することができる内視鏡システム及びその作動方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an endoscope system and an operating method thereof capable of acquiring biological numerical information with high objectivity regardless of illumination conditions and imaging conditions.
本発明は、複数のモードを有する内視鏡システムにおいて、照明光を発する光源部と、観察対象の静止画を取得するための静止画取得指示を行う静止画取得指示部と、モード毎に予め定められた照明光の発光量を記憶する発光量記憶部と、発光量記憶部を参照して、複数のモードのうち設定された特定のモードに対応する照明光の発光量を選択し、選択された照明光の発光量に固定して、照明光を発光するように制御する光源制御部と、発光量が固定された照明光で照明中の観察対象を撮像センサで撮像して得られる画像信号から、観察対象の明るさ情報を算出する明るさ情報算出部と、明るさ情報に基づいて、表示部の表示制御又は静止画取得指示の制御のうち少なくとも一方を行う画像制御部と、静止画取得指示のときに得られる静止画用のRGB画像信号から生体数値情報を算出する生体数値情報算出部と、を備える。 In an endoscope system having a plurality of modes, the present invention provides a light source unit that emits illumination light, a still image acquisition instruction unit that issues a still image acquisition instruction for acquiring a still image to be observed, Referring to the light emission amount storage unit for storing the light emission amount of the determined illumination light and the light emission amount storage unit, the light emission amount corresponding to the set specific mode among the plurality of modes is selected and selected. A light source control unit that controls the illumination light to be emitted and fixed to the emitted light amount of the illumination light, and an image obtained by imaging the observation target under illumination with the illumination light with the fixed light emission amount obtained by the imaging sensor from the signal, and brightness information calculating unit that calculates brightness information of the observation target, based on the brightness information, and an image control unit for performing at least one of the control of the display controller or a still image acquisition instruction of the display unit, stationary Still image obtained when an image acquisition instruction is issued Comprising of a biological numerical information calculation unit for calculating a living body numerical information from the RGB image signal.
画像制御部は、明るさ情報が第1の特定範囲内のときに静止画取得指示を有効化し、明るさ情報が第1の特定範囲外のときに静止画取得指示を無効化するように制御することが好ましい。画像制御部は、明るさ情報が第1の特定範囲内のときに静止画取得指示が有効である旨のガイダンスを表示部に表示し、明るさ情報が第1の特定範囲外のときに静止画取得指示が無効である旨のガイダンスを表示部に表示するように制御することが好ましい。画像制御部は、明るさ情報が第1の特定範囲内に入ったときに音で報知するように制御することが好ましい。 The image control unit controls to enable the still image acquisition instruction when the brightness information is within the first specific range, and to invalidate the still image acquisition instruction when the brightness information is outside the first specific range. It is preferable to do. The image control unit displays guidance on the display unit that the still image acquisition instruction is valid when the brightness information is within the first specific range, and is stationary when the brightness information is outside the first specific range. It is preferable to perform control so that guidance indicating that the image acquisition instruction is invalid is displayed on the display unit. It is preferable that the image control unit performs control so as to notify with sound when the brightness information falls within the first specific range.
画像制御部は、明るさ情報が第1の特定範囲内のときに、静止画取得指示を自動で行うように制御することが好ましい。画像制御部は、明るさ情報が第1の特定範囲内にあり、且つ、観察対象の動き量が第2の特定範囲内のときに、静止画取得指示を自動で行うように制御することが好ましい。画像制御部は明るさ情報を表示部に表示するように制御することが好ましい。明るさ情報は数値又はインジケーターの少なくともいずれかで表示されることが好ましい。 The image control unit preferably performs control so that a still image acquisition instruction is automatically performed when the brightness information is within the first specific range. The image control unit may control to automatically issue a still image acquisition instruction when the brightness information is within the first specific range and the amount of movement of the observation target is within the second specific range. preferable. The image control unit is preferably controlled to display the brightness information on the display unit. The brightness information is preferably displayed as at least one of a numerical value and an indicator.
静止画取得指示のときに得られる静止画から生体数値情報を算出する生体数値情報算出部を備えることが好ましい。照明光は複数波長の光を合波して生成され、照明光における各波長の光の光量比はモード毎に異なっていることが好ましい。照明光は広帯域光源からの光を波長制限して生成されることが好ましい。照明光の波長はモード毎に異なっていることが好ましい。 It is preferable to include a biological numerical information calculation unit that calculates biological numerical information from a still image obtained when a still image acquisition instruction is issued. The illumination light is generated by combining light of a plurality of wavelengths, and the light quantity ratio of the light of each wavelength in the illumination light is preferably different for each mode. The illumination light is preferably generated by limiting the wavelength of light from a broadband light source. The wavelength of the illumination light is preferably different for each mode.
本発明は、複数のモードを有する内視鏡システムの作動方法において、光源制御部が、モード毎に予め定められた照明光の発光量を記憶する発光量記憶部を参照して、複数のモードのうち設定された特定のモードに対応する照明光の発光量を選択し、選択された照明光の発光量に固定して、照明光を発光するように制御するステップと、明るさ情報算出部が、発光量が固定された照明光で照明中の観察対象を撮像センサで撮像して得られる画像信号から、観察対象の明るさ情報を算出するステップと、画像制御部が、明るさ情報に基づいて、表示部の表示制御又は静止画取得指示の制御のうち少なくとも一方を行うステップと、生体数値情報算出部が、静止画取得指示のときに得られる静止画用のRGB画像信号から生体数値情報を算出するステップと、を有する。
The present invention relates to an operation method of an endoscope system having a plurality of modes, wherein the light source control unit refers to a light emission amount storage unit that stores a light emission amount of illumination light determined in advance for each mode. A step of selecting a light emission amount of illumination light corresponding to the set specific mode, fixing the light emission amount of the selected illumination light, and controlling to emit the illumination light, and a brightness information calculation unit The step of calculating the brightness information of the observation target from the image signal obtained by imaging the observation target being illuminated with the illumination light with the fixed light emission amount by the imaging sensor, and the image control unit converts the brightness information into the brightness information. Based on the step of performing at least one of the display control of the display unit or the control of the still image acquisition instruction, and the biological value information calculation unit from the RGB image signal for the still image obtained at the time of the still image acquisition instruction Calculate information Has a step, a.
本発明によれば、照明条件や撮影条件によらず、客観性の高い生体数値情報を取得することができる。 According to the present invention, highly objective biological numerical information can be acquired regardless of illumination conditions and imaging conditions.
[第1実施形態]
図1に示すように、第1実施形態の内視鏡システム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、被検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る湾曲部12c及び先端部12d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。この湾曲動作に伴って、先端部12dが所望の方向に向けられる。
[First Embodiment]
As shown in FIG. 1, the endoscope system 10 according to the first embodiment includes an
また、操作部12bには、アングルノブ12eの他、モード切替SW13a、フリーズボタン13b、ズーム操作部13cが設けられている。モード切替SW13aは、通常モードと、特殊モードと、測定用通常モードと、測定用特殊モードの4種類のモード間の切り替え操作に用いられる。通常モードは、通常画像をモニタ18上に表示するモードである。特殊モードは、特殊画像をモニタ18上に表示するモードである。測定用通常モードは、通常画像をモニタ18上に表示するとともに、フリーズボタン13bを操作して通常画像の静止画を取得したときに生体数値情報を算出するモードである。測定用特殊モードは、特殊画像をモニタ18上に表示するとともに、フリーズボタン13bを操作して特殊画像の静止画を取得したときに生体数値情報を算出するモードである。
In addition to the
フリーズボタン13b(本発明の「静止画取得指示部」に対応する)は、観察対象の静止画を取得するときに用いられる。このフリーズボタン13bを押圧操作することで、静止画取得指示が光源装置14及びプロセッサ装置16に送信され、その時点での観察対象の静止画が静止画記憶部72に記録される。ズーム操作部13cは、観察対象を拡大して観察する拡大観察を行う時に用いられる。このズーム操作部13cを操作することで、ズームレンズ47(図2参照)がテレ位置とワイド位置との間を移動する。
The
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、画像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UI(User Interface:ユーザーインターフェース)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。
The
図2に示すように、光源装置14は、V-LED(Violet Light Emitting Diode)20a、B-LED(Blue Light Emitting Diode)20b、G-LED(Green Light Emitting Diode)20c、R-LED(Red Light Emitting Diode)20d、これら4色のLED20a〜20dの駆動を制御する光源制御部21、4色のLED20a〜20dから発せられる4色の光の光路を結合する光路結合部23、及び発光量記憶部24を備えている。光路結合部23で結合された光は、挿入部12a内に挿通されたライトガイド(LG(Light Guide))41及び照明レンズ45を介して、被検体内に照射される。なお、LEDの代わりに、LD(Laser Diode)を用いてもよい。また、上記の「4色のLED20a〜20d」は本発明の「光源部」に対応する。
As shown in FIG. 2, the
図3に示すように、V-LED20aは、中心波長405±10nm、波長範囲380〜420nmの紫色光Vを発生する。B-LED20bは、中心波長460±10nm、波長範囲420〜500nmの青色光Bを発生する。G-LED20cは、波長範囲が480〜600nmに及ぶ緑色光Gを発生する。R-LED20dは、中心波長620〜630nmで、波長範囲が600〜650nmに及ぶ赤色光Rを発生する。なお、4色の光を全て観察対象の照明に用いる必要は無い。例えば、青色光B、緑色光G、赤色光Rの3色の光で観察対象の照明を行ってもよい。
As shown in FIG. 3, the V-LED 20a generates purple light V having a center wavelength of 405 ± 10 nm and a wavelength range of 380 to 420 nm. The B-
図2に示すように、光源制御部21は、通常モードと、特殊モードと、測定用通常モードと、測定用特殊モードのいずれの観察モードにおいても、V-LED20a、B-LED20b、G-LED20c、R-LED20dを点灯する。したがって、紫色光V、青色光B、緑色光G、及び赤色光Rの4色の光が混色した光が、観察対象に照射される。また、光源制御部21は、通常モード及び測定用通常モード時には、紫色光V、青色光B、緑色光G、赤色光R間の光量比がVc:Bc:Gc:Rcとなるように、各LED20a〜20dを制御する。一方、光源制御部21は、特殊モード及び測定用特殊モード時には、紫色光V、青色光B、緑色光G、赤色光R間の光量比がVs:Bs:Gs:Rsとなるように、各LED20a〜20dを制御する。なお、VcとVsは数値的に異なっており、BcとBs、GcとGsと、RcとRsとについても同様に数値的に異なっている。
As shown in FIG. 2, the light source control unit 21 operates in the normal mode, the special mode, the normal mode for measurement, and the special mode for measurement in any of the observation modes V-LED 20a, B-
発光量記憶部24は、測定用通常モード、測定用特殊モード毎に予め定められた紫色光V、青色光B、緑色光G、赤色光Rの発光量が記憶されている。測定用通常モード又は測定用特殊モードのいずれかの特定のモードに設定されると、光源制御部21は、発光量記憶部24を参照して、設定された特定のモードに対応する紫色光V、青色光B、緑色光G、赤色光Rの発光量を選択する。そして、光源制御部21は、特定のモードに設定されている間は、選択された紫色光V、青色光B、緑色光G、赤色光Rの発光量に固定して、紫色光V、青色光B、緑色光G、赤色光Rの発光を行う。 The light emission amount storage unit 24 stores light emission amounts of purple light V, blue light B, green light G, and red light R that are determined in advance for each of the normal mode for measurement and the special mode for measurement. When the specific mode of either the normal mode for measurement or the special mode for measurement is set, the light source control unit 21 refers to the light emission amount storage unit 24 and the purple light V corresponding to the set specific mode. , Blue light B, green light G, and red light R are selected. The light source control unit 21 fixes the light emission amounts of the selected purple light V, blue light B, green light G, and red light R to the purple light V, blue while being set to a specific mode. Light B, green light G, and red light R are emitted.
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とを接続するコード)内に内蔵されており、光路結合部23で結合された光を内視鏡12の先端部12dまで伝搬する。なお、ライトガイド41としては、マルチモードファイバを使用することができる。一例として、コア径105μm、クラッド径125μm、外皮となる保護層を含めた径がφ0.3〜0.5mmの細径なファイバケーブルを使用することができる。
The light guide 41 is built in the
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、この照明レンズ45を介して、ライトガイド41からの光が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。観察対象からの反射光は、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に観察対象の反射像が結像される。
The
撮像センサ48はカラーの撮像センサであり、被検体の反射像を撮像して画像信号を出力する。この撮像センサ48は、CCD(Charge Coupled Device)撮像センサやCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)撮像センサ等であることが好ましい。本発明で用いられる撮像センサ48は、R(赤)、G(緑)及びB(青)の3色のRGB画像信号を得るためのカラーの撮像センサ、即ち、Rフィルタが設けられたR画素、Gフィルタが設けられたG画素、Bフィルタが設けられたB画素を備えた、いわゆるRGB撮像センサである。
The
なお、撮像センサ48としては、RGBのカラーの撮像センサの代わりに、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、いわゆる補色撮像センサであっても良い。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ため、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必要がある。また、撮像センサ48はカラーフィルタを設けていないモノクロ撮像センサであっても良い。この場合、光源制御部21は青色光B、緑色光G、赤色光Rを時分割で点灯させて、撮像信号の処理では同時化処理を加える必要がある。
The
撮像センサ48から出力される画像信号は、CDS・AGC回路50に送信される。CDS・AGC回路50は、アナログ信号である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(Auto Gain Control))を行う。CDS・AGC回路50を経た画像信号は、A/D変換器(A/D(Analog /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変換されたデジタル画像信号は、プロセッサ装置16に入力される。
The image signal output from the
プロセッサ装置16は、受信部53と、DSP(Digital Signal Processor)56と、ノイズ除去部58と、第1切替部60と、通常画像処理部62と、特殊画像処理部64と、明るさ情報算出部65と、第2切替部66と、映像信号生成部68と、静止画記憶部72と、生体数値情報算出部74とを備えている。受信部53は内視鏡12からのデジタルのRGB画像信号を受信する。R画像信号は撮像センサ48のR画素から出力される信号に対応し、G画像信号は撮像センサ48のG画素から出力される信号に対応し、B画像信号は撮像センサ48のB画素から出力される信号に対応している。
The
DSP56は、受信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RGB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RGB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RGB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。リニアマトリクス処理後のRGB画像信号には、デモザイク処理(等方化処理、画素補間処理とも言う)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。
The
ノイズ除去部58は、DSP56でガンマ補正等が施されたRGB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)を施すことによって、RGB画像信号からノイズを除去する。ノイズが除去されたRGB画像信号は、第1切替部60に送信される。
The
第1切替部60は、モード切替SW13aにより、通常モード又は測定用通常モードにセットされている場合には、RGB画像信号を通常画像処理部62に送信し、特殊モード又は測定用特殊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64に送信する。また、第1切替部60は、測定用通常モード又は測定用特殊モードに設定されている場合には、RGB画像信号を明るさ情報算出部65に送信する。
When the normal mode or the normal mode for measurement is set by the
通常画像処理部62は、RGB画像信号に対して、色変換処理、色彩強調処理、構造強調処理を行う。色変換処理では、デジタルのRGB画像信号に対しては、3×3のマトリックス処理、階調変換処理、3次元LUT処理などを行い、色変換処理済みのRGB画像信号に変換する。次に、色変換処理済みのRGB画像信号に対して、各種色彩強調処理を施す。この色彩強調処理済みのRGB画像信号に対して、空間周波数強調等の構造強調処理を行う。構造強調処理が施されたRGB画像信号は、通常画像のRGB画像信号として、通常画像処理部62から第2切替部66に入力される。第2切替部66を経た通常画像のRGB画像信号は、映像信号生成部68により、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する。この映像信号に基づいて、モニタ18は、通常画像を表示する。
The normal
特殊画像処理部64は、通常画像処理部62と同様に、RGB画像信号に対して、色変換処理、色彩強調処理、構造強調処理を行う。これら処理済みのRGB画像信号は、特殊画像のRGB画像信号として、特殊画像処理部64から第2切替部66に入力される。第2切替部66を経た特殊画像のRGB画像信号は、映像信号生成部68により、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する。この映像信号に基づいて、モニタ18は、特殊画像を表示する。
As with the normal
明るさ情報算出部65は、RGB画像信号に基づいて明るさ情報を算出する。算出した明るさ情報は画像制御部70に送信される。明るさ情報は、例えば、輝度Yであり、この場合には、輝度Y=α×R+β×G+γ×Bにより算出される。ここで、「R」はR画像信号の画素値を、「G」はG画像信号の画素値を、「B」はB画像信号の画素値を表している。また、「α、β、γ」は一定の係数を表している。また、明るさ情報は観察対象と先端部12dの距離によって変動し、輝度Yの場合であれば、観察対象との距離が遠くなる程、輝度Yは小さくなる。
The brightness
画像制御部70は、フリーズボタン13bからの静止画取得指示又は明るさ情報算出部65からの明るさ情報に基づいて、第2切替部66を制御するとともに、モニタ18を制御する。画像制御部70は、通常モードに設定されている場合には、通常画像処理部62からのRGB画像信号を映像信号生成部68に送信し、特殊モードに設定されている場合には、特殊画像処理部64からのRGB画像信号を映像信号生成部68に送信する。
The
また、画像制御部70は、測定用通常モード又は測定用特殊モードのいずれかの特定のモードに設定されている場合には、フリーズボタン13bからの静止画取得指示が無い状態では、通常画像処理部62又は特殊画像処理部64からのRGB画像信号を映像信号生成部68に送信する。一方、画像制御部70は、フリーズボタン13bからの静止画取得指示を受信すると、明るさ情報算出部65で算出した明るさ情報に基づいて、静止画取得指示を有効化又は無効化するかの判定を行う。
In addition, when the
画像制御部70は、明るさ情報が第1の特定範囲内に入っていると判定したときには、静止画取得指示を有効化する。静止画取得指示が有効化されると、画像制御部70は、図4に示すように、第2切替部66に対して、通常画像処理部62又は特殊画像処理部64からのRGB画像信号を、映像信号生成部68だけでなく、静止画記憶部72に送信するように指示する。なお、第1の特定範囲は予め設定されており、ドクターなどユーザによって、勝手に変更ができないようになっている。
When the
一方、画像制御部70は、明るさ情報が第1の特定範囲に入っていない場合には、静止画取得指示を無効化する。静止画取得指示が無効化された場合には、画像制御部70は、図5に示すように、通常画像処理部62又は特殊画像処理部64からのRGB画像信号を映像信号生成部68にのみ送信するように指示する一方で、静止画記憶部72への送信指示は行われない。したがって、この場合には、フリーズボタン13bを押圧操作しても、静止画用のRGB画像信号が保存されないことになる。
On the other hand, when the brightness information is not within the first specific range, the
なお、画像制御部70は、静止画取得指示が有効又は無効である旨のガイダンス情報をモニタ18上に表示するように制御してもよい。この場合には、例えば、静止画取得指示が有効である場合には、図6に示すように、モニタ18上に、観察対象80の動画表示に加えて、「静止画取得指示は有効です」のガイダンス82が表示される。
Note that the
また、画像制御部70は、明るさ情報算出部65で算出した明るさ情報をモニタ18上に表示するように制御してもよい。例えば、図7に示すように、モニタ18上には、明るさ情報算出部65で算出した現在の明るさ情報84に加えて、第1の特定範囲を目標明るさ情報82として表示するようにしてもよい。また、図8に示すように、現在の明るさ情報と目標明るさ情報をそれぞれインジケーター86、87で表わしてもよい。この場合、明るさが大きくなる程、インジケーターの高さが大きくなる。また、明るさ情報をモニタ18上で表示することに代えて又は加えて、明るさ情報が第1の特定範囲に入ったときに、音でドクターに報知するようにしてもよい。
Further, the
また、画像制御部70は、明るさ情報算出部65で算出した明るさ情報が第1の特定範囲に入ったときに、フリーズボタン13bの操作の有無に関わらず、第2の静止画取得指示を自動的に行うように制御してもよい。この場合には、明るさ情報が第1の特定範囲に入ったときに、静止画用のRGB画像信号が自動的に静止画記憶部72に記憶される。
In addition, when the brightness information calculated by the brightness
更には、画像制御部70は、明るさ情報算出部65で算出した明るさ情報が第1の特定範囲にあり、且つ、観察対象の動き量が第2の特定範囲に入った時にも、フリーズボタン13bの操作の有無に関わらず、第2の静止画取得指示を自動的に行うように制御してもよい。この場合には、観察対象の動き量を監視するために、プロセッサ装置16内に、ノイズ除去部58からRGB画像信号に基づいて観察対象の動き量を算出する動き量算出部(図示しない)を設け、この動き量算出部から画像制御部70に動き量の情報を送信する必要がある。なお、第2の特定範囲は、観察対象の動き量が、観察対象がほとんど動いていないことを示す「0」、又はほぼ「0」である範囲である。
Furthermore, the
生体数値情報算出部74は、静止画記憶部72に記憶された静止画用のRGB画像信号に基づいて、生体数値情報を算出する。算出された生体数値情報は、モニタ18上に表示される。ここで、静止画記憶部72に記憶される静止画用のRGB画像信号は、いずれも、モード毎に予め定められた固定の発光量で、紫色光V、青色光B、緑色光G、及び赤色光Rを発光して得られたものであり、且つ、明るさ情報が第1の特定範囲内である状態で得られたものである。このような静止画用のRGB画像信号から生体数値情報を算出することで、算出した生体数値情報は、極めて客観性が高く、且つ信頼性が高いものとなっている。
The biological numerical
生体数値情報算出部74では、生体数値情報としては、ヘモグロビンインデックス(IHb)、酸素飽和度、血管深さ、血管密度などを算出する。例えば、ヘモグロビンインデックスについては、下記の式に基づいて、算出する。
(式):IHb=32×Log2(Rx/Gx)
ただし、「Rx」は静止画用のR画像信号の画素値を、「Gx」は静止画用のG画像信号の画素値を表している。
The biological numerical
(Formula): IHb = 32 × Log 2 (Rx / Gx)
However, “Rx” represents the pixel value of the R image signal for still images, and “Gx” represents the pixel value of the G image signal for still images.
次に、特定の位置にある観察対象の静止画を取得し、取得した静止画から生体数値情報を算出する一連の流れについて、図9のフローチャートに沿って説明する。まず、通常モードにセットし、内視鏡12の挿入部12aを検体内に挿入する。図10に示すように、挿入部12aの先端部12dが観察対象(図10では「OJT」)に到達したら、モード切替SW13aを操作して、通常モードから測定用通常モード又は測定用特殊モードのいずれかの特定のモードに切り替える。
Next, a series of flows for acquiring a still image to be observed at a specific position and calculating biological numerical information from the acquired still image will be described with reference to the flowchart of FIG. First, the normal mode is set, and the
この特定のモードへの切り替えにより、光源制御部21は、発光量記憶部24を参照して、特定のモードに対応する紫色光V、青色光B、緑色光G、及び赤色光Rの発光量を選択する。そして、光源制御部21は、選択した紫色光V、青色光B、緑色光G、及び赤色光Rの発光量に固定して、紫色光V、青色光B、緑色光G、及び赤色光Rの発光を行う。また、明るさ情報算出部65は、RGB画像信号から、現在の明るさ情報を算出する。この現在の明るさ情報と、目標の明るさ情報とが、モニタ18に表示される(図7、図8参照)。
By switching to the specific mode, the light source control unit 21 refers to the light emission amount storage unit 24, and emits light amounts of purple light V, blue light B, green light G, and red light R corresponding to the specific mode. Select. Then, the light source control unit 21 fixes the light emission amounts of the selected purple light V, blue light B, green light G, and red light R to purple light V, blue light B, green light G, and red light R. The light is emitted. Further, the brightness
そして、モニタ18上の「目標の明るさ情報」と「現在の明るさ情報」とが一致したときに、フリーズボタン13bを押圧操作して、静止画取得指示をプロセッサ装置16に送信する。ここで、モニタ18上の「目標の明るさ情報」と「現在の明るさ情報」とが一致しない状態で、フリーズボタン13bを操作したとしても、画像制御部70が、明るさ情報が第1の特定範囲に入っていないと判断して、静止画取得指示を無効化する。
When the “target brightness information” on the
次に、画像制御部70は、撮像により得られた通常画像又は特殊画像のRGB画像信号を、静止画用のRGB画像信号として静止画記憶部72に送信する。生体数値情報算出部74は、静止画記憶部72に記憶された静止画用のRGB画像信号に基づいて、生体数値情報を算出する。この生体数値情報は、静止画とともにモニタ18に一時的に表示され、且つ静止画と関連付けて静止画記憶部72に記憶される。
Next, the
算出された生体数値情報は、ドクターによる設定変更が不可能である固定の発光量で、紫色光V、青色光B、緑色光G、及び赤色光Rを発光して得られ、且つ、明るさ情報が第1の特定範囲内である状態で得られた画像信号に基づいている。したがって、生体数値情報は、極めて客観性が高く、且つ信頼性が高いものとなっている。 The calculated biological numerical information is obtained by emitting purple light V, blue light B, green light G, and red light R with a fixed light emission amount that cannot be changed by a doctor, and brightness. The information is based on an image signal obtained in a state where the information is within the first specific range. Therefore, the biological numerical information has extremely high objectivity and high reliability.
[第2実施形態]
第2実施形態では、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。
[Second Embodiment]
In the second embodiment, the observation target is illuminated using a laser light source and a phosphor instead of the four-color LEDs 20a to 20d shown in the first embodiment. The rest is the same as in the first embodiment.
図11に示すように、内視鏡システム100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11では「445LD」と表記)104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11では「405LD」と表記)106とが設けられている。これら各光源104、106の半導体発光素子からの発光は、光源制御部108により個別に制御されており、青色レーザ光源104の出射光と、青紫色レーザ光源106の出射光の光量比は変更自在になっている。
As shown in FIG. 11, in the
光源制御部108は、通常モード及び測定用通常モードの場合には、青色レーザ光源104を駆動させる。これに対して、特殊モード及び測定用特殊モードの場合には、青色レーザ光源104と青紫色レーザ光源106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104、106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(LG)41に入射する。
The light
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104及び青紫色レーザ光源106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。 Note that the full width at half maximum of the blue laser beam or the blue-violet laser beam is preferably about ± 10 nm. As the blue laser light source 104 and the blue-violet laser light source 106, a broad area type InGaN laser diode can be used, and an InGaNAs laser diode or a GaNAs laser diode can also be used. In addition, a light-emitting body such as a light-emitting diode may be used as the light source.
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110が設けられている。蛍光体110に、青色レーザ光が照射されることで、蛍光体110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110を透過する。青紫色レーザ光は、蛍光体110を励起させることなく透過する。蛍光体110を出射した光は、照明レンズ45を介して、検体内に照射される。なお、第2実施形態では、青色レーザ光源104、青紫色レーザ光源106、蛍光体110を含む構成が、本発明の「光源部」に対応する。
In addition to the
ここで、通常モード及び測定用通常モードにおいては、主として青色レーザ光が蛍光体110に入射するため、図12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110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、特殊モード及び測定用特殊モードにおいては、青紫色レーザ光と青色レーザ光の両方が蛍光体110に入射するため、図13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110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。
Here, in the normal mode and the normal mode for measurement, since the blue laser light is mainly incident on the
なお、蛍光体110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(BaMgAl10O17)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110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。
The
なお、第2実施形態においては、発光量記憶部110は、測定用通常モード、測定用特殊モード毎に予め定められた青紫色レーザ光、青色レーザ光の発光量を記憶している。したがって、測定用通常モード又は測定用特殊モードのいずれかの特定のモードに設定されると、光源制御部108は、発光量記憶部24を参照して、設定された特定のモードに対応する青紫色レーザ光、青色レーザ光の発光量を選択する。そして、光源制御部21は、特定のモードに設定されている間は、選択された青紫色レーザ光、青色レーザ光の発光量に固定して、青紫色レーザ光、青色レーザ光の発光を行う。
In the second embodiment, the light emission
[第3実施形態]
第3実施形態では、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。この場合には、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。
[Third Embodiment]
In the third embodiment, the observation target is illuminated using a broadband light source such as a xenon lamp and a rotary filter instead of the four-color LEDs 20a to 20d shown in the first embodiment. In this case, instead of the
図14に示すように、内視鏡システム200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202、絞り203、回転フィルタ204、フィルタ切替部205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206が設けられている。
As shown in FIG. 14, in the
広帯域光源202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204は、内側に設けられた通常モード用フィルタ208と、外側に設けられた特殊モード用フィルタ209とを備えている(図15参照)。フィルタ切替部205は、回転フィルタ204を径方向に移動させるものであり、モード切替SW13aにより通常モード又は測定用通常モードにセットされたときに、回転フィルタ204の通常モード用フィルタ208を白色光の光路に挿入し、特殊モード又は測定用特殊モードにセットされたときに、回転フィルタ204の特殊モード用フィルタ209を白色光の光路に挿入する。なお、第3実施形態では、広帯域光源202と回転フィルタ204を含む構成が、本発明の「光源部」に対応する。
The
図15に示すように、通常モード用フィルタ208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208a、白色光のうち緑色光を透過させるGフィルタ208b、白色光のうち赤色光を透過させるRフィルタ208cが設けられている。したがって、通常モード又は測定用通常モード時には、回転フィルタ204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。
As shown in FIG. 15, the
特殊モード用フィルタ209には、周方向に沿って、白色光のうちBフィルタ208aと異なる波長帯域の特殊青色光を透過させるBフィルタ209aと、白色光のうちGフィルタ208bと異なる波長帯域の特殊緑色光を透過させるGフィルタ209b、白色光のうちRフィルタ208cと異なる波長帯域の特殊赤色光を透過させるRフィルタ209cが設けられている。したがって、特殊モード又は測定用特殊モード時には、回転フィルタ204が回転することで、特殊青色光、特殊緑色光、特殊赤色光が交互に観察対象に照射される。
The
なお、第3実施形態においては、発光量記憶部210は、測定用通常モード、測定用特殊モード毎に予め定められた絞り203の絞り量を記憶している。したがって、測定用通常モード又は測定用特殊モードのいずれかの特定のモードに設定されると、光源制御部208は、発光量記憶部210を参照して、設定された特定のモードに対応する絞り量を選択する。そして、光源制御部208は、特定のモードに設定されている間は、選択された絞り量で絞り203が固定されるため、白色光の光量は固定値になる。これにより、特定のモード時においては、観察対象に照射される照明光の発光量も固定される。
In the third embodiment, the light emission
内視鏡システム200では、通常モード及び測定用通常モード時には、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206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。
In the
一方、特殊モード及び測定用特殊モード時には、特殊青色光、特殊緑色光、特殊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206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。これら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、特殊画像の生成が行われる。
On the other hand, in the special mode and the measurement special mode, the
なお、上記実施形態では、通常モード、測定用通常モード、特殊モード、測定用特殊モードの4種類のモードを設けているが、食道、胃、大腸など観察部位が異なると、最適な照明条件や撮影条件も変化することから、上記の4種類のモードに加えて、観察部位に対応したモードを設けてもよい。観察部位に対応したモードとしては、食道モードが、胃モード、大腸モードがあり、生体数値情報測定用のモードとして、測定用食道モードが、測定用胃モード、測定用大腸モードがある。これら測定用食道モードが、測定用胃モード、測定用大腸モードは、モードを設定したときに固定する照明光の発光量がそれぞれ異なっている。 In the above-described embodiment, four types of modes, the normal mode, the normal mode for measurement, the special mode, and the special mode for measurement, are provided. Since imaging conditions also change, a mode corresponding to the observation site may be provided in addition to the above four types of modes. The modes corresponding to the observation site include the esophageal mode, the stomach mode, and the large intestine mode, and the biometric information measurement modes include the measurement esophagus mode, the measurement gastric mode, and the measurement large intestine mode. The measurement esophagus mode is different from the measurement gastric mode and the measurement colon mode in the amount of illuminating light that is fixed when the mode is set.
なお、上記実施形態では、図3に示すような発光スペクトルを有する4色の光を用いたが、発光スペクトルはこれに限られない。例えば、図16に示すように、緑色光G及び赤色光Rについては、図3と同様のスペクトルを有する一方で、紫色光V*については、中心波長410〜420nmで、図3の紫色光Vよりもやや長波長側に波長範囲を有する光にしてもよい。また、青色光B*については、中心波長445〜460nmで、図3の青色光Bよりもやや短波長側に波長範囲を有する光にしてもよい。 In the above embodiment, four colors of light having an emission spectrum as shown in FIG. 3 are used, but the emission spectrum is not limited to this. For example, as shown in FIG. 16, the green light G and the red light R have the same spectrum as that in FIG. 3, while the violet light V * has a center wavelength of 410 to 420 nm and the purple light V in FIG. Light having a wavelength range slightly longer than the wavelength may be used. Further, the blue light B * may be light having a central wavelength of 445 to 460 nm and a wavelength range slightly shorter than the blue light B in FIG.
10,100,200 内視鏡システム
13b フリーズボタン
21,108,208 光源制御部
24,110,210 発光量記憶部
65 明るさ情報算出部
70 画像制御部
74 生体数値情報算出部
10, 100, 200
Claims (12)
照明光を発する光源部と、
観察対象の静止画を取得するための静止画取得指示を行う静止画取得指示部と、
モード毎に予め定められた照明光の発光量を記憶する発光量記憶部と、
前記発光量記憶部を参照して、前記複数のモードのうち設定された特定のモードに対応する照明光の発光量を選択し、選択された照明光の発光量に固定して、前記照明光を発光するように制御する光源制御部と、
発光量が固定された照明光で照明中の観察対象を撮像センサで撮像して得られる画像信号から、前記観察対象の明るさ情報を算出する明るさ情報算出部と、
前記明るさ情報に基づいて、表示部の表示制御又は前記静止画取得指示の制御のうち少なくとも一方を行う画像制御部と、
前記静止画取得指示のときに得られる静止画用のRGB画像信号から生体数値情報を算出する生体数値情報算出部と、
を備える内視鏡システム。 In an endoscope system having a plurality of modes,
A light source that emits illumination light;
A still image acquisition instruction unit for instructing acquisition of a still image for acquiring a still image to be observed;
A light emission amount storage unit for storing a predetermined amount of illumination light for each mode;
With reference to the light emission amount storage unit, the light emission amount of the illumination light corresponding to the set specific mode among the plurality of modes is selected and fixed to the light emission amount of the selected illumination light, and the illumination light A light source control unit that controls to emit light;
A brightness information calculation unit that calculates brightness information of the observation target from an image signal obtained by imaging an observation target under illumination with an illumination light with a fixed amount of light emission;
An image control unit that performs at least one of display control of the display unit or control of the still image acquisition instruction based on the brightness information;
A biological numerical value information calculation unit for calculating biological numerical value information from the still image RGB image signal obtained at the time of the still image acquisition instruction;
An endoscope system comprising:
光源制御部が、モード毎に予め定められた照明光の発光量を記憶する発光量記憶部を参照して、前記複数のモードのうち設定された特定のモードに対応する照明光の発光量を選択し、選択された照明光の発光量に固定して、前記照明光を発光するように制御するステップと、
明るさ情報算出部が、発光量が固定された照明光で照明中の観察対象を撮像センサで撮像して得られる画像信号から、前記観察対象の明るさ情報を算出するステップと、
画像制御部が、前記明るさ情報に基づいて、表示部の表示制御又は静止画取得指示の制御のうち少なくとも一方を行うステップと、
生体数値情報算出部が、前記静止画取得指示のときに得られる静止画用のRGB画像信号から生体数値情報を算出するステップと、
を有する内視鏡システムの作動方法。 In an operating method of an endoscope system having a plurality of modes,
A light source control unit refers to a light emission amount storage unit that stores a predetermined amount of illumination light emission for each mode, and determines an illumination light emission amount corresponding to a specific mode set out of the plurality of modes. Selecting, fixing to the selected amount of illumination light, and controlling to emit the illumination light; and
A brightness information calculation unit calculating brightness information of the observation target from an image signal obtained by imaging the observation target under illumination with an illumination light with a fixed light emission amount by an imaging sensor;
An image control unit performing at least one of display control of the display unit or control of a still image acquisition instruction based on the brightness information;
A step of calculating biological value information from an RGB image signal for a still image obtained when the biological value information calculating unit is instructed to acquire the still image;
A method for operating an endoscope system comprising:
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