JP6442344B2 - 内視鏡診断装置、プログラムおよび記録媒体 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、内視鏡の挿入部の先端部の2つ開口から病変部に水流を噴射し、2つの水流間の距離が2つの開口間の距離と等しいことから、病変部が処置基準値以上であるか否かを判定することが記載されている。
また、特許文献2には、測定点を設定するためのアーム部を有する処置具を用いて、病変部の周囲に複数の測定点を設定し、測定点の座標情報に基づき、演算により病変部の大きさを求めることが記載されている。
また、特許文献2の内視鏡診断装置では、病変部のサイズを測定するために、ロボットアームが必要であり、さらに、煩雑なロボットアームを操作して病変部の周囲に複数の測定点を設定しなければならないという問題がある。
鉗子口から突出可能な、規則的な繰り返しパターンの光を照射する光照射手段と、
光照射手段から光を照射した状態で内視鏡が撮像した画像である測定用画像から、光照射手段が照射した光の繰り返しパターンとは繰り返しパターンが異なっている領域を検出して、繰り返しパターンが異なっている領域における繰り返しパターンの数および繰り返しパターンにおける繰り返し単位の大きさを用いて、病変部の長さおよび面積の少なくとも一方を算出する画像解析手段とを有することを特徴とする内視鏡診断装置を提供する。
また、光照射手段が拡散光を照射するものであり、さらに、測定用画像を撮像した際における、光照射手段と被検体との距離を検出する距離検出手段を有し、画像解析手段は、記距離検出手段が検出した光照射手段と被検体との距離、および、拡散光の広がり角を用いて、被検体上における繰り返しパターンにおける繰り返し単位の大きさを検出するのは好ましい。
また、距離検出手段は、測定用画像における光照射手段の位置と、光照射手段を被検体に当接した状態で撮像した画像における光照射手段の位置とから、測定用画像を撮像した際における光照射手段と被検体との距離を検出するのが好ましい。
また、距離検出手段は、光照射手段からの照射光の光量の変化から、光照射手段が被検体に当接されたことを検出するのが好ましい。
さらに、光照射手段が照射する光の規則的な繰り返しパターンが、ストライプ状もしくは格子状であるのが好ましい。
被検体を撮像した画像において、被検体に照射した光の繰り返しパターンとは繰り返しパターンが異なっている領域を検出し、
繰り返しパターンが異なっている領域における繰り返しパターンの数と繰り返しパターンにおける繰り返し単位の大きさとから、病変部の長さおよび面積の少なくとも一方を算出することを特徴とする病変部のサイズ検出方法を提供する。
また、光照射手段が照射する光が拡散光であり、繰り返しパターンの光を照射して被検体を撮像した際における光照射手段と被検体との距離、および、拡散光の広がり角に基づいて、被検体上における繰り返しパターンの繰り返し単位の大きさを検出するのが好ましい。
また、繰り返しパターンの光を照射して被検体を撮像した画像における光照射手段の位置と、光照射手段が被検体に当接された状態で撮像した画像における照射手段の位置とから、光照射手段と被検体との距離を検出するのが好ましい。
また、光照射手段からの照射光の光量の変化から、光照射手段が被検体に当接されたことを知見するのが好ましい。
さらに、繰り返しパターンがストライプ状もしくは格子状であるのが好ましい。
繰り返しパターンが異なっている領域における繰り返しパターンの数を係数するステップ、および、
繰り返しパターンが異なっている領域における繰り返しパターンの数と、り返しパターンにおける繰り返し単位の大きさとから、病変部の長さおよび面積の少なくとも一方を算出するステップ、をコンピュータに実行させるプログラムを提供する。
繰り返しパターンが異なっている領域における繰り返しパターンの数を計数するステップ、および、
繰り返しパターンが異なっている領域における繰り返しパターンの数と、繰り返しパターンにおける繰り返し単位の大きさとから、病変部の長さおよび面積の少なくとも一方を算出するステップ、をコンピュータに実行させるプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供する。
図1および図2に示されるように、内視鏡診断装置10は、光源装置12と、光源装置12から供給された観察光によって被検体(被観察領域)の内視鏡画像を撮像する内視鏡14と、内視鏡14で撮像された内視鏡画像を画像処理するプロセッサ装置16と、プロセッサ装置16から出力される画像処理後の内視鏡画像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。
また、図1および図2には示していないが、内視鏡診断装置10は、後述する鉗子孔30aから挿入され、鉗子チャンネル50を挿通して、鉗子口74から突出されて、被検体にストライプ状や格子状等の規則的な繰り返しパターンの光を照射する、光照射プローブ60を有する。
内視鏡14は、挿入部28と、挿入部28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14と光源装置とを着脱自在に接続するコネクタ部32Aと、内視鏡14とプロセッサ装置16とを着脱自在に接続するコネクタ部32Bとを備えている。
コネクタ部32Aの図1の裏面側には、内視鏡14と送水源とを接続する送水コネクタ、および、内視鏡14と送気源とを接続する送気コネクタが設けられる。
内視鏡14は、後述する病変部のサイズ測定に対応する以外は、基本的に、公知の電子内視鏡である。
鉗子口74は、鉗子や後述する光照射プローブ60等の処置具(プローブ)の出口となる開口である。処置具は、操作部30に設けられた鉗子孔30aから挿入され、鉗子チャンネル50を挿通して、内視鏡先端面46の鉗子口74から突出して、処置に供される。
送気・送水口76は、水および空気を噴射して、観察窓44を洗浄するものである。
プロセッサ装置16は、例えば、コンピュータを利用して構成すればよい。
また、後述する病変部のサイズ測定を行う場合には、画像処理部70が生成した画像処理後の内視鏡画像の画像信号は、距離検出部78および画像解析部80にも供給される。
ここで、内視鏡14は、超広角レンズを用いているので、レンズに起因して内視鏡画像が歪む。そのため、画像処理部70は、少なくとも病変部のサイズ測定を行う際には、内視鏡画像に対してレンズの歪み補正行うのが好ましい。なお、レンズの歪み補正は、公知の方法で行えばよい。
後に詳述するが、本発明においては、規則的な繰り返しパターンの光を照射する光照射プローブ60を用い、光照射プローブ60から被検体にストライプ状などの規則的なパターンの光を照射して、病変部のサイズを測定するための内視鏡画像である測定用画像を撮像し、画像解析部80において、この測定用画像を解析することにより、病変部のサイズを測定する。
距離検出部78は、光照射プローブ60が規則的なパターンの光として拡散光を照射するものである場合に、測定用画像を撮像した際における光照射プローブ60の先端と、被検体との距離を測定する。
距離検出部78および画像解析部80に関しては、後に詳述する。
入力装置20は、キーボードやマウス等で構成される、公知の入力装置である。表示装置も液晶ディスプレイ等で構成される、公知の表示装置(ディスプレイ)である。
光照射プローブ60は、内視鏡14の鉗子孔30aから挿入され、鉗子チャンネル50を挿通して、先端部を内視鏡先端面46の鉗子口74から突出できる十分な長さを有する長尺なもので、先端部からストライプ状などの規則的な繰り返しパターンの光を照射するものである。
一例として、可撓性を有する長尺な管状体と、管状体の一方の端部に設けられるレンズおよび繰り返しパターンの光を照射するためのフィルタ等と、管状体の他方の端部に設けられる光源および光源をon/offするスイッチ等の電気系と、光源が照射した光を伝播してフィルタに照射するための管状体の内部を挿通する光ファイバと、を有する構成が例示される。
また、可溶性を有する長尺な管状体の一方の端部に光源、繰り返しパターンの光を照射するためのフィルタ、レンズ等の光学系を設け、管状体内には導線のみを挿通して、管状体の光学系の逆側の端部にスイッチ等の電気系を設けた構成でもよい。
本発明のプログラムは、以下の作用をコンピュータに実施させるプログラムであり、また、本発明の記録媒体は、このプログラムが記録されたコンピュータが読み取り可能な記録媒体である。
通常の内視鏡画像の撮像時には、光源制御部22の制御により、レーザ光源LDが予め設定された一定の発光量で点灯される。レーザ光源LDから発せられる中心波長445nmのレーザ光が蛍光体54A、54Bに照射され、蛍光体54A、54Bから白色光が発せられる。蛍光体54A、54Bから発せられる白色光は被検体に照射され、その反射光が撮像素子58で受光されて被検体の内視鏡画像が撮像される。
前述のように、本発明において、病変部のサイズ測定は、規則的な繰り返しパターンの光を照射する光照射プローブ60を用いて行う。
病変部のサイズ測定を行う場合には、医師等の操作者が光照射側の先端にして光照射プローブ60を鉗子孔30aに挿入し、鉗子チャンネル50を挿通させて、図5(A)に概念的に示すように、光照射プローブ60の先端部を内視鏡先端面46から突出させる。さらに、光照射プローブ60から被検体Hの被観察領域に、規則的な繰り返しパターンの光L(以下、単にパターン光Lとも言う)を照射する。
この間には、前述のように、被検体Hの内視鏡画像が撮像され、表示装置18に表示されている。
図6(A)に概念的に示すように、被検体Hに腫瘍等の病変部tが無い場合には、被検体Hの表面は、比較的、平坦である。従って、被検体H上におけるパターン光Lは、光照射プローブ60が照射したパターン光Lと殆ど同じストライプ状のパターンとなる。
一方、腫瘍等の病変部tは、隆起タイプでも平坦タイプでも、表面に凹凸を有する。そのため、被検体Hの被観察領域に腫瘍等の病変部tがある場合には、図6(B)に概念的に示すように、測定用画像(内視鏡画像)では、被検体H上におけるパターン光Lは、病変部tが無い領域は光照射プローブ60が照射したパターン光Lと殆ど同様のパターンとなるが、病変部tでは、病変部tの表面の凹凸に応じた乱れや歪み等が生じる。すなわち、病変部tのパターン光Lは、光照射プローブ60が照射したパターン光Lとは異なる。
従って、測定用画像におけるパターン光Lが、光照射プローブ60が照射するパターン光Lとは異なる領域を検出することで、病変部tを検出できる。
従って、測定用画像を解析して、測定用画像におけるパターン光Lが、光照射プローブ60が照射するパターン光Lとは異なっている領域を検出し、パターン光Lが異なっている線の数を計数すれば、病変部tのサイズ(長さ)Sを検出できる。
従って、この場合には、画像解析部80は、供給された測定用画像を画像解析して、測定用画像において、光照射プローブ60が照射するパターン光Lとはパターン光Lが異なっている領域を検出し、さらに、パターン光Lが異なっている領域における線の数を計数して、計数結果と、光照射プローブ60が照射するパターン光Lの線幅および線の間隔とから、病変部tのサイズSを算出できる。
あるいは、領域の検出を行わず、測定用画像において、光照射プローブ60が照射するパターン光Lとは異なっているパターン光Lの線の数を計数して、病変部tのサイズSを算出してもよい。
これに対し、光照射プローブ60が照射するパターン光Lを図5(A)に示すような拡散光とすることにより、様々なサイズの病変部tに対応して、サイズを測定できる。
パターン光Lが拡散光である場合にも、先と同様、操作者によるサイズ測定の指示に応じて、その時点の内視鏡画像が、測定用画像として画像解析部80に供給される。ここで、パターン光Lが拡散光である場合には、測定用画像は、距離検出部78にも送られる。
また、これ以降は、内視鏡14が撮像して画像処理部70が処理した画像(動画)は、連続的に距離検出部78に供給される。
但し、内視鏡診断装置10が拡散光を照射する光照射プローブ60のみに対応する場合、あるいは、平行光を照射する光照射プローブ60のみに対応する場合は、このような操作は、不要である。
サイズ測定の指示に応じて測定用画像を画像解析部80および距離検出部78に供給した後、表示装置18への表示や音声出力等によって、操作者に、光照射プローブ60を押し込む操作を行うように促してもよい。
光照射プローブ60の先端が被検体Hに当接している状態であることの検出は、例えば、操作者によるGUI等を用いた入力操作によって検出する方法等、公知の方法が利用可能である。
ここで、光照射プローブ60の先端が被検体Hに当接している状態であることを検出する検出方法としては、好ましい方法として、以下の方法が例示される。
すなわち、内視鏡14が撮像する内視鏡画像の明るさは、光照射プローブ60の先端部が被検体Hに当接した時点で、急激に低下する。言い換えれば、内視鏡14が撮像する内視鏡画像の画像データは、光照射プローブ60の先端部が被検体Hに当接した時点で、急激に変動する。
これを利用して、距離検出部78は、測定用画像が供給された後、供給される内視鏡画像の画像データを解析して明るさを検出し、内視鏡画像の明るさが急激に低下したら、光照射プローブ60の先端が被検体Hに当接した状態になったと判断して、その状態の内視鏡画像を取り込む。
また、鉗子口74から突出した処置具は、内視鏡画像に撮像される。ここで、鉗子口74からの処置具の突出量が多いほど、内視鏡画像に撮像される処置具は長くなる。従って、図7(A)および図7(B)に示すように、測定用画像よりも距離検出用画像の方が、撮像される光照射プローブ60を長さは長くなる。
加えて、鉗子口74と撮像素子58との位置関係は、固定である。
これを用いて、図7(A)に示す測定用画像から、測定用画像を撮像した際における鉗子口74から突出する光照射プローブ60の長さ検出し、さらに、図7(B)に示す距離検出用画像から、光照射プローブ60の先端部を被検体Hに当接した状態における、鉗子口74から突出する光照射プローブ60の長さを検出して、減算することにより、測定用画像の撮像時における光照射プローブ60の先端部と被検体Hとの距離を検出できる。
『当接状態(距離検出用画像)における突出長−測定用画像撮像時における突出長
=測定用画像撮像時におけるプローブの先端部と被検体との距離』
すなわち、この減算によって、測定用画像を撮像した際におけるパターン光Lの光路長を検出できる。
すなわち、本発明においては、測定用画像を撮像した際における光照射プローブ60と被検体Hとの距離の検出は、内視鏡診断装置において行われている、鉗子等の処置具と被検体Hとの距離の公知の検出方法が、各種、利用可能である。
また、光照射プローブ60と被検体Hとの距離の入力手段を設けておき、測定用画像を撮像した位置から、光照射プローブ60が被検体Hに当接するまでの移動量を操作者が測定して、入力手段に入力した移動量の情報から、距離検出部78が測定用画像を撮像した際における光照射プローブ60と被検体Hとの距離を検出してもよい。
画像解析部80は、測定用画像と、距離検出部78から供給された距離の検出結果を用いて、病変部tのサイズSを算出する。
画像解析部80は、このようにして、被検体H上におけるパターン光Lの線の幅および間隔を算出したら、先のパターン光Lが平行光である場合と同様、測定用画像を画像解析して、測定用画像におけるパターン光Lが、光照射プローブ60が照射するパターン光Lとは異なる領域を検出し、さらに、パターン光Lが異なる領域の線の数を計数して、計数結果と算出した線幅および線の間隔とから、病変部tのサイズSを算出する。
あるいは、領域の検出を行わず、測定用画像のパターン光Lにおいて、光照射プローブ60が照射するパターン光Lとは形状が異なる線の数を計数して、病変部tのサイズSを算出してもよい。
しかしながら、本発明においては、線の配列方向については本質的ではなく、横方向でも、縦方向でも、斜め方向でも構わない。例えば、線の配列が縦方向の場合は、光照射プローブ60を長手方向を軸として回転することで、被検体H上におけるパターン光Lの線の配列方向を横方向や斜め方向に変更して、病変部tの所望の方向におけるサイズSを測定できる。
例えば、測定用画像から、測定用画像でのサイズSに対応する撮像素子58の画素数は、知見できる。また、この測定用画像でのサイズSに対応する画素数と、測定結果として得られたサイズSの長さとから、測定用画像における画素数に対応する被検体H上での長さも、知見できる。これを利用して、測定用画像において、例えば、パターン光Lの線の長手方向で、パターン光Lが、プローブが照射したパターン光Lとは異なっている領域の画素数を計数し、この画素数と、画素数に対応する被検体H上での長さとから、パターン光Lの線の長手方向の病変部tのサイズを測定してもよい。
また、病変部tの全域に渡って、測定用画像におけるパターン光Lの線の配列方向と長手方向との画素数を計数して、計数した画素数と、画素数に対応する被検体H上での長さとを用いて、病変部tの面積を測定してもよい。
制御部68は、病変部tのサイズSの測定結果を、表示装置18に表示し、また、例えば記憶部72に記憶(記録)する。病変部tのサイズSの測定結果は、例えばサイズ測定が指示された時点の内視鏡画像など、対応する内視鏡画像と対応付けして記憶するのが好ましい。
また、病変部tのサイズSが、予め設定された閾値を超えた場合には、表示装置18への表示や音声出力等によって、警告を発するようにしてもよい。
例えば、光照射プローブ60が、パターン光Lとして、直交する2方向の線を配列してなる格子状の光を照射するものであってもよい。これにより、2方向の線の配列方向に対して、前述の例と同様の処理を行うことにより、直交する2方向で病変部tのサイズを測定できる。
12 光源装置
14 内視鏡
16 プロセッサ装置
18 表示装置
20 入力装置
22 光源制御部
26 分波器
28 挿入部
30 操作部
30a 鉗子孔
32A、32B コネクタ部
34 軟性部
36 湾曲部
38 先端部
40 アングルノブ
42A、42B 照明窓
44 観察窓
46 先端面
48A、48B 光ファイバ
50 送気・送水チャンネル
52A、52B レンズ
54A、54B 蛍光体
56 対物レンズユニット
58 撮像素子
60 光照射プローブ
62 スコープケーブル
64 A/D変換器
68 制御部
70 画像処理部
72 記憶部
74 鉗子口
76 送気・送水口
78 距離検出部
80 画像解析部
LD レーザ光源
Claims (6)
- 鉗子口を有する内視鏡と、
前記鉗子口から突出可能な、規則的な繰り返しパターンの光を照射する光照射手段と、
前記光照射手段から光を照射した状態で前記内視鏡が撮像した画像である測定用画像から、前記光照射手段が照射した光の繰り返しパターンとは繰り返しパターンが異なっている領域を検出して、前記繰り返しパターンが異なっている領域における繰り返しパターンの数および前記繰り返しパターンにおける繰り返し単位の大きさを用いて、病変部の長さおよび面積の少なくとも一方を算出する画像解析手段と、
前記測定用画像を撮像した際における、前記光照射手段と被検体との距離を検出する距離検出手段と、を有し、
前記光照射手段が拡散光を照射するものであり、
前記画像解析手段は、前記距離検出手段が検出した前記光照射手段と被検体との距離、および、前記拡散光の広がり角を用いて、前記被検体上における前記繰り返しパターンにおける繰り返し単位の大きさを検出することを特徴とする内視鏡診断装置。 - 前記距離検出手段は、前記測定用画像における光照射手段の位置と、前記光照射手段を被検体に当接した状態で撮像した画像における光照射手段の位置とから、前記測定用画像を撮像した際における前記光照射手段と被検体との距離を検出する請求項1に記載の内視鏡診断装置。
- 前記距離検出手段は、前記光照射手段からの照射光の光量の変化から、前記光照射手段が被検体に当接されたことを検出する請求項2に記載の内視鏡診断装置。
- 前記光照射手段が照射する光の規則的な繰り返しパターンが、ストライプ状もしくは格子状である請求項1〜3のいずれか1項に記載の内視鏡診断装置。
- 拡散光を照射する光照射手段からの光による規則的な繰り返しパターンを照射して被検体を撮像した測定用画像から、前記照射した光の繰り返しパターンとは繰り返しパターンが異なっている領域を検出するステップ、
前記測定用画像を撮像した際における、前記光照射手段と被検体との距離を検出するステップ、
前記繰り返しパターンが異なっている領域における繰り返しパターンの数を計数するステップ、
前記測定用画像を撮像した際における前記光照射手段と被検体との距離、および、前記拡散光の広がり角を用いて、前記被検体上における、前記繰り返しパターンにおける繰り返し単位の大きさを検出するステップ、ならびに、
前記繰り返しパターンが異なっている領域における繰り返しパターンの数と、前記繰り返しパターンにおける繰り返し単位の大きさとから、病変部の長さおよび面積の少なくとも一方を算出するステップ、をコンピュータに実行させるプログラム。 - 拡散光を照射する光照射手段からの光による規則的な繰り返しパターンを照射して被検体を撮像した測定用画像から、前記照射した光の繰り返しパターンとは繰り返しパターンが異なっている領域を検出するステップ、
前記測定用画像を撮像した際における、前記光照射手段と被検体との距離を検出するステップ、
前記繰り返しパターンが異なっている領域における繰り返しパターンの数を計数するステップ、
前記測定用画像を撮像した際における、前記光照射手段と被検体との距離、および、前記拡散光の広がり角を用いて、前記被検体上における、前記繰り返しパターンにおける繰り返し単位の大きさを検出するステップ、ならびに、
前記繰り返しパターンが異なっている領域における繰り返しパターンの数と、前記繰り返しパターンにおける繰り返し単位の大きさとから、病変部の長さおよび面積の少なくとも一方を算出するステップ、をコンピュータに実行させるプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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