JP6615369B2 - 内視鏡システム - Google Patents
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Description
このため、上記操作者の病変部の有無の判断やその位置特定に際して、内視鏡システムでは、算出した酸素飽和度の確からしさの高い部分をディスプレイに表示することが好ましい。また、酸素飽和度の確からしさの情報を画像データから求める際、求める確からしさの情報が過剰にならないように画像データを効率よく用いて確からしさの情報を求めることが好ましい。
(形態1)
波長帯域の異なる少なくとも2つの光を出射するように構成された光源装置と、
少なくとも2つの前記光でそれぞれ照明された生体組織を撮像することにより前記光に対応した複数のカラー画像データを生成するように構成された撮像素子を備えた撮像部を含む内視鏡と、
前記カラー画像データの成分のうちの成分a及び成分bを少なくとも用いて、前記生体組織におけるヘモグロビンの酸素飽和度を前記生体組織の特徴量として取得し、前記特徴量の分布を示す酸素飽和度分布画像を生成するように構成された特徴量取得部と、前記カラー画像データの成分を用いて前記特徴量の確からしさを算出するように構成された確からしさ算出部と、前記確からしさの算出結果に応じて、前記酸素飽和度分布画像の表示の形態を制御するように構成された画像表示制御部と、を含むプロセッサと、
前記酸素飽和度分布画像の表示を行うように構成された画像表示装置と、を備え、
前記確からしさ算出部は、前記カラー画像データのうちカラー画像データAの成分aの第1の値を、前記第1の値より前記カラー画像データAの成分aの値が低くなると前記確からしさが前記第1の値以上の値における確からしさよりも低下する確からしさ下限閾値として設定し、且つ、前記カラー画像データのうちカラー画像データBの成分bの、前記第1の値よりも大きい第2の値を、前記第2の値より前記カラー画像データBの成分bの値が大きくなると前記確からしさが前記第2の値以下の値における確からしさよりも低下する確からしさ上限閾値として設定した状態で前記確からしさを算出するように構成され、前記カラー画像データAと前記カラー画像データBは、異なる2つの照明光に対応したカラー画像データであって、前記カラー画像データAの生成時の照明光の波長帯域は、前記カラー画像データBの生成時の照明光の波長帯域に比べて狭い、ことを特徴とする内視鏡システム。
前記確からしさ算出部は、前記成分a及び前記成分b毎に求めた確からしさ成分に基づいて画素毎に前記確からしさを算出するように構成され、
前記カラー画像データAから求める確からしさ成分は、前記カラー画像データAの成分の値が前記確からしさ下限閾値より大きい場合、前記確からしさ下限閾値における前記確からしさ成分と同じかそれより大きい値を有し、
前記カラー画像データBから求める確からしさ成分は、前記カラー画像データBの成分の値が前記確からしさ上限閾値より小さい場合、前記確からしさ上限閾値における前記確からしさ成分と同じかそれより大きい値を有する、形態1に記載の内視鏡システム。
前記特徴量取得部は、前記カラー画像データの前記成分a及び前記成分bの少なくとも一方を含む成分を用いて得られる第1比率に基づいて前記ヘモグロビンの量を算出するように構成されたヘモグロビン量算出部と、前記カラー画像データの前記成分a及び前記成分bの少なくとも一方を含む成分を用いて得られる第2比率と前記ヘモグロビンの量とに基づいて前記ヘモグロビンの酸素飽和度を算出するように構成された酸素飽和度算出部と、を含み、
前記確からしさ算出部は、前記確からしさを、前記第1比率が所定範囲を外れると低下する補正をするように構成されている、形態1または2に記載の内視鏡システム。
前記特徴量取得部は、前記カラー画像データの前記成分a及び前記成分bの少なくとも一方を含む成分を用いて得られる第1比率に基づいて前記ヘモグロビンの量を算出するように構成されたヘモグロビン量算出部と、前記カラー画像データの前記成分a及び前記成分bの少なくとも一方を含む成分を用いて得られる第2比率と前記ヘモグロビンの量とに基づいて前記ヘモグロビンの酸素飽和度を算出するように構成された酸素飽和度算出部と、を含み、
前記確からしさ算出部は、前記確からしさを、前記第2比率が予め定めた範囲を外れると低下する補正をするように構成されている、形態1〜3のいずれか1つに記載の内視鏡システム。
前記画像表示制御部は、前記生体組織の像に前記特徴量の分布の画像を重ねて表示するように制御し、前記第2比率の値が、前記ヘモグロビンの量に応じて定まる前記第2比率の許容範囲をはずれる画素については、当該画素の透過率を調整するように構成されている、形態3または4に記載の内視鏡システム。
波長帯域の異なる少なくとも2つの光を出射するように構成された光源装置と、
少なくとも2つの前記光でそれぞれ照明された生体組織を撮像することにより前記光に対応した複数のカラー画像データを生成するように構成された撮像素子を備えた撮像部を含む内視鏡と、
前記カラー画像データの成分のうちの成分a及び成分bを少なくとも用いて、前記生体組織におけるヘモグロビンの酸素飽和度を前記生体組織の特徴量として取得し、前記特徴量の分布を示す酸素飽和度分布画像を生成するように構成された特徴量取得部と、前記カラー画像データの成分を用いて前記特徴量の確からしさを算出するように構成された確からしさ算出部と、前記確からしさの算出結果に応じて、前記酸素飽和度分布画像の表示の形態を制御するように構成された画像表示制御部と、を含むプロセッサと、
前記酸素飽和度分布画像の表示を行うように構成された画像表示装置と、を備え、
前記確からしさ算出部は、前記カラー画像データのうちカラー画像データAの成分aの第1の値を、前記第1の値より前記カラー画像データAの成分aの値が低くなると前記確からしさが前記第1の値以上の値における確からしさよりも低下する確からしさ下限閾値として設定し、且つ、前記カラー画像データのうちカラー画像データBの成分bの、前記第1の値よりも大きい第2の値を、前記第2の値より前記カラー画像データBの成分bの値が大きくなると前記確からしさが前記第2の値以下の値における確からしさよりも低下する確からしさ上限閾値として設定した状態で前記確からしさを算出するように構成され、
前記カラー画像データAと前記カラー画像データBは、異なる2つの光に対応したカラー画像データであり、
前記特徴量取得部は、前記カラー画像データの前記成分a及び前記成分bの少なくとも一方を含む成分を用いて得られる第1比率に基づいて前記ヘモグロビンの量を算出するように構成されたヘモグロビン量算出部と、前記カラー画像データの前記成分a及び前記成分bの少なくとも一方を含む成分を用いて得られる第2比率と前記ヘモグロビンの量とに基づいて前記ヘモグロビンの酸素飽和度を算出するように構成された酸素飽和度算出部と、を含み、
前記光源装置は、波長帯域の異なる第1の光、第2の光、及び第3の光を含む少なくとも3以上の光を出射するように構成され、
前記撮像部は、前記第1の光、前記第2の光、及び前記第3の光でそれぞれ照明された生体組織を撮像することにより、前記第1の光に対応した第1のカラー画像データ、前記第2の光に対応した第2のカラー画像データ、及び前記第3の光に対応した第3のカラー画像データを生成するように構成され、
前記第1比率は、前記第1のカラー画像データの一成分と前記第2のカラー画像データの一成分との比率であり、
前記第2比率は、前記第2のカラー画像データの一成分と前記第3のカラー画像データの一成分との比率である、ことを特徴とする内視鏡システム。
前記第1の光の波長帯域は、前記第2の光の波長帯域及び前記第3の光の波長帯域に比べて広く、前記第2の光の波長帯域は、前記第3の光の波長帯域に比べて広く、
前記確からしさ上限閾値は、前記第1のカラー画像データあるいは前記第2のカラー画像データの輝度成分の値であり、前記確からしさ下限閾値は、前記第3のカラー画像データの輝度成分の値である、形態6に記載の内視鏡システム。
前記第1比率は、前記第2のカラー画像データの輝度成分と、前記第1のカラー画像データのR成分、あるいはR成分及びG成分の合計成分との比であり、
前記ヘモグロビン量算出部は、前記第1比率に基づいてヘモグロビンの量を算出する、形態6または7に記載の内視鏡システム。
前記第2比率は、前記第3のカラー画像データの輝度成分と前記第2のカラー画像データの輝度成分との比であり、
前記酸素飽和度算出部は、前記第2比率と、前記ヘモグロビンの量とに基づいて前記ヘモグロビンの酸素飽和度を算出する、形態6〜8のいずれか1つに記載の内視鏡システム。
前記第2の光の波長帯域は、前記第2のカラー画像データの成分が、前記生体組織のヘモグロビン量の変化に対して感度を有するが、前記酸素飽和度の変化に対して感度を有しないような波長帯域を含む、形態6〜9のいずれか1つに記載の内視鏡システム。
前記第3の光の波長帯域は、前記第3のカラー画像データの成分が、前記酸素飽和度の変化に対して感度を有するような波長帯域を含む、形態6〜10のいずれか1つに記載の内視鏡システム。
前記第2の光は、光学フィルタで、前記第1の光の波長帯域のうち、500nm〜600nmの範囲内の第1波長帯域を透過させた前記第1の光の濾過光であり、前記第3の光は、光学フィルタで、前記第1波長帯域の範囲内の前記第1波長帯域より狭い第2波長帯域を透過させた前記第1の光の濾過光である、形態6〜11のいずれか1つに記載の内視鏡システム。
波長帯域の異なる少なくとも2つの光成分を含む第1の光を出射するように構成された光源装置と、
前記第1の光で照明された生体組織を撮像することにより第1のカラー画像データを生成するように構成された撮像素子を備えた撮像部を含む内視鏡と、
前記光成分の波長帯域それぞれに対応した前記第1のカラー画像データの対応成分のうちの成分a及び成分bを少なくとも用いて、前記生体組織におけるヘモグロビンの酸素飽和度を前記生体組織の特徴量として取得し、前記特徴量の分布を示す酸素飽和度分布画像を生成するように構成された特徴量取得部と、前記対応成分を用いて前記特徴量の確からしさを算出するように構成された確からしさ算出部と、前記確からしさの算出結果に応じて、前記酸素飽和度分布画像の表示の形態を制御するように構成された画像表示制御部と、を含むプロセッサと、
前記酸素飽和度分布画像の表示を行うように構成された画像表示装置と、を備え、
前記確からしさ算出部は、前記成分aの第1の値を、前記第1の値より前記成分aの値が低くなると前記確からしさが前記第1の値以上の値における確からしさよりも低下する確からしさ下限閾値として設定し、且つ、前記成分bの、前記第1の値よりも大きい第2の値を、前記第2の値より前記成分bの値が大きくなると前記確からしさが前記第2の値以下の値における確からしさよりも低下する確からしさ上限閾値として設定した状態で前記確からしさを算出するように構成され、
前記成分aと前記成分bは、互いに異なる2つの対応成分であって、前記成分aに対応する光成分の波長帯域は、前記成分bに対応する光成分の波長帯域に比べて狭い、ことを特徴とする内視鏡システム。
前記確からしさ算出部は、前記成分a及び前記成分b毎に求めた確からしさ成分に基づいて画素毎に前記確からしさを算出するように構成され、
前記成分aから求める確からしさ成分は、前記成分aの値が前記確からしさ下限閾値より大きい場合、前記確からしさ下限閾値における前記確からしさ成分と同じかそれより大きい値を有し、
前記成分bから求める確からしさ成分は、前記成分bの値が前記確からしさ上限閾値より小さい場合、前記確からしさ上限閾値における前記確からしさ成分と同じかそれより大きい値を有する、形態13に記載の内視鏡システム。
前記光源装置は、前記第1の光の他に、前記第1の光と波長帯域の異なる第2の光を出射するように構成され、
前記撮像部は、前記第1の光及び前記第2の光でそれぞれ照明された生体組織を撮像することにより、前記第1のカラー画像データ及び前記第2の光に対応した第2のカラー画像データを生成するように構成され、
前記特徴量取得部は、前記成分aと前記成分bの第1比率に基づいて前記ヘモグロビンの量を算出するように構成されたヘモグロビン量算出部と、前記成分aと前記成分bの1つと前記第2のカラー画像データの成分との第2比率と前記ヘモグロビンの量とに基づいて前記ヘモグロビンの酸素飽和度を算出するように構成された酸素飽和度算出部と、を含む形態13または14に記載の内視鏡システム。
前記第1の光は、3つの光成分を含み、
前記特徴量取得部は、前記対応成分を用いて得られる第1比率に基づいて前記ヘモグロビンの量を算出するように構成されたヘモグロビン量算出部と、前記対応成分を用いて得られる第2比率と前記ヘモグロビンの量とに基づいて前記ヘモグロビンの酸素飽和度を算出するように構成された酸素飽和度算出部と、を含む、形態13または14に記載の内視鏡システム。
この確からしさについて、プロセッサは、カラー画像データのうちあるカラー画像データAの成分aの第1の値を、この第1の値よりカラー画像データAの成分aの値が低くなると確からしさが第1の値以上の値における確からしさよりも低下する確からしさ下限閾値として設定する。さらに、プロセッサは、カラー画像データのうちあるカラー画像データBの成分bの、第1の値よりも大きい第2の値を、この第2の値よりカラー画像データの成分bの値が大きくなると確からしさが第2の値以下の値における確からしさよりも低下する確からしさ上限閾値として設定する。プロセッサはこのような状態で確からしさを算出する。確からしさ下限閾値及び確からしさ上限閾値の設定に用いる上記カラー画像データAと上記カラー画像データBは、異なる2つの光に対応したカラー画像データである。ここで、確からしさは、本来の酸素飽和度の値であるかについての信頼のできる程度を意味する。
このように、カラー画像データのうち、カラー画像データAの成分aの値から確からしさ成分の下限閾値、すなわち酸素飽和度の確からしさの下限閾値を設定し、カラー画像データAと異なるカラー画像データBの成分bの値から確からしさ成分の上限閾値、すなわち酸素飽和度の確からしさの上限閾値を設定する。このとき、カラー画像データAの成分の値から確からしさ成分の上限閾値を定めず、カラー画像データの成分bの値から確からしさ成分の下限閾値を定めない。
実施形態における確からしさの算出では、カラー画像データそれぞれの成分a,bから求めた確からしさ成分に基づいて酸素飽和度の確からしさを算出する。このとき、カラー画像データAに基づく確からしさ成分は、このカラー画像データAの成分aの値が下限閾値より大きい場合、下限閾値における確からしさ成分と同じかそれより大きい値を有し、カラー画像データBに基づく確からしさ成分bは、カラー画像データBの成分の値が上限閾値より小さい場合、上限閾値における確からしさ成分と同じかそれより大きい値を有することが好ましい。言い換えると、同じカラー画像データの成分の値から確からしさ成分の上限閾値及び下限閾値を同時に定めない。したがって、異なるカラー画像データに基づく確からしさ成分の上限閾値及び下限閾値のそれぞれが、酸素飽和度の確からしさ下限閾値及び上限閾値として設定される。
なお、複数の確からしさ成分の値から1つの確からしさの値に纏める方法は、特に制限されないが、一実施形態では、各カラー画像データの値によって定まる確からしさ成分の値を掛け算することにより、1つの確からしさの値を求める方法を用いる。
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、一実施形態に係る内視鏡システム1の構成を示すブロック図である。内視鏡システム1は、電子内視鏡(内視鏡)100、プロセッサ200、ディスプレイ300、及び光源装置400を備える。電子内視鏡100及びディスプレイ300は、プロセッサ200に着脱可能に接続されている。プロセッサ200は、画像処理部500を備える。光源装置400は、プロセッサ200に着脱自在に接続されている。光源装置400は、プロセッサ200の筐体内に組み込まれてもよい。
光源装置400は、キセノンランプ等の光量の大きい光を生成する光源ランプ430を光源として備える。光源装置400から出射した光は照明光ILとして、ライトガイド131の基端部131bに入射する。ライトガイド131の基端部131bに入射した光は、ライトガイド131を通ってその先端部131aに導かれ、先端部131aから出射される。電子内視鏡100の挿入管先端部111には、ライトガイド131の先端部131aと対向して配置された配光レンズ132が設けられている。ライトガイド131の先端部131aから出射する照明光ILは、配光レンズ132を通過して、挿入管先端部111の近傍の生体組織Tを照明する。
特徴量取得部510は、生体組織Tのカラー画像データを用いて演算することにより特徴量を算出するので、フレームメモリ部506あるいはメモリ512から、特徴量取得部510で用いるカラー画像データ及び各種情報を呼び出す。
コントローラ516は、画像処理部500の各部分の動作指示及び動作制御を行う他、光源装置400、撮像素子141を含む電子内視鏡100の各部分の動作指示及び動作制御を行う部分である。
なお、特徴量取得部510及び画像表示制御部514は、コンピュータ上でプログラムを起動して実行することで上述した各機能を担うソフトウェアモジュールで構成されてもよいし、ハードウェアで構成されてもよい。
光源装置400は、波長帯域の異なる複数の光を出射するものであれば構成は特に制限されない。
光源装置400は、電子内視鏡100に外付けされた外部装置であるが、光源装置400がレーザ素子のような小型の光源で構成される場合、光源装置400は、電子内視鏡100の挿入管先端部111に設けられてもよい。この場合、ライトガイド131は不要となる。
また、光学フィルタ418は、紫外線カットフィルタであり、可視光波長領域では、光源ランプ430から放射された光は光学フィルタ418を透過する。光学フィルタ418を透過した光は、白色光WLとして通常観察像の撮像に使用される。なお、光学フィルタ418を使用せず、フレーム411の窓414cを開放した構成としてもよい。
したがって、光源ランプ430から放射される光のうち光学フィルタ415を透過した光を、以降Wide光といい、光源ランプ430から放射される光のうち光学フィルタ416を透過した光を、以降Narrow光といい、光源ランプ430から放射される光のうち光学フィルタ418を透過した光を、以降白色光WLという。
生体組織Tの特徴量は、プロセッサ500の特徴量取得部510で算出される。撮像した生体組織Tの画像から生体組織Tのヘモグロビンの量、及びヘモグロビンの酸素飽和度Satを特徴量として算出する処理を以下説明する。
但し、
Sat:酸素飽和度
[Hb]:還元ヘモグロビンの濃度
[HbO]:酸素化ヘモグロビンの濃度
[Hb]+[HbO]:ヘモグロビンの量(tHb)
特徴量取得部510のヘモグロビン量算出部510aは、具体的には、Wide光(第2の光)を照明光ILとして用いた生体組織Tのカラー画像データ(第2のカラー画像データ)の輝度成分Wide(Yh)を、白色光WL(第1の光)を照明光ILとして用いた生体組織Tのカラー画像データ(第1のカラー画像データ)のR成分WL(R)、あるいはR成分WL(R)及びG成分WL(G)の合計成分WL(R)+WL(G)で割った比率Wide(Yh)/WL(R)またはWide(Yh)/{WL(R)+WL(G)}(第1比率)に基づいてヘモグロビンの量を算出する。ヘモグロビンの量の算出において、輝度成分Wide(Yh)を、WL(R)あるいは{WL(R)+WL(G)}で割った比率Wide(Yh)/WL(R)またはWide(Yh)/{WL(R)+WL(G)}を用いるのは、照明光ILが生体組織Tの表面で散乱する程度によって生体組織Tの分光特性が変化することを除去するためである。特に、消化管内壁等の生体組織Tの反射スペクトルは、生体組織Tを構成する成分による吸収の波長特性(具体的には、酸素化ヘモグロビン及び還元ヘモグロビンの吸収スペクトル特性)に加えて、生体組織Tによる照明光の散乱の波長特性の影響を受け易い。白色光WL(第1の光)を照明光ILとして用いた生体組織Tのカラー画像データ(第1のカラー画像データ)のR成分WL(R)、あるいはR成分及びG成分の合計成分WL(R)+WL(G)は、ヘモグロビンの量や酸素飽和度Satの影響を受けず、照明光ILの生体組織Tにおける散乱の程度を表す。したがって、生体組織Tの反射スペクトルから、照明光ILの生体組織Tにおける散乱の影響を除去するために、白色光WL(基準光)の波長帯域は、カラー画像データの成分の1つが、生体組織Tのヘモグロビンの量の変化に対して感度を有しないような波長帯域を含むように設定されていることが好ましい。これに加えて、白色光WL(基準光)の波長帯域は、カラー画像データの成分の1つが、酸素飽和度の変化に対して感度を有しないような波長帯域を含むように設定されていることが好ましい。
一実施形態によれば、ヘモグロビンの量が既知の生体組織における上述の第1比率の情報とヘモグロビンの量の対応関係を表した参照テーブルをメモリ512に予め記憶しておき、特徴量取得部510のヘモグロビン量算出部510aは、この参照テーブルを用いて、生体組織Tの撮像したカラー画像データにおける上記第1比率の値に基づいてヘモグロビンの量を算出する。
また、一実施形態によれば、ヘモグロビンの量及び第2比率の値とヘモグロビンの酸素飽和度Satとの対応関係を表した参照テーブルを既知の試料から求めて予めメモリ512に記憶しておき、この参照テーブルを参照して、算出した第2比率からヘモグロビンの酸素飽和度Satを算出することもできる。
また、白色光WL(第1の光)の波長帯域は、第1のカラー画像データの成分の1つが、生体組織Tのヘモグロビンの量の変化に対して感度を有しない波長帯域を含むように設定されていることが、生体組織Tにおける散乱光の分光特性の影響を除去することができる点から好ましい。
特徴量取得部510の酸素飽和度量算出部510bは、上述したように第2比率を求めると、ヘモグロビン量算出部510aで求めたヘモグロビンの量と第2比率とに基づいて、図6に示す対応関係を用いて、求めたヘモグロビンの量における第2比率の上限値及び下限値を求める。この上限値が酸素飽和度Sat=100%を示し、下限値が酸素飽和度Sat=0%を示す。この上限値と下限値の間のどの位置に求めた第2比率はあるかを求めることで、酸素飽和度量算出部510bは、酸素飽和度Satの値を求める。図6では、第2比率の値がYである。図6では、ヘモグロビンの量がH1であるときの上限値Max(100%)と下限値Min(0%)を求めている。この上限値Max(100%)と下限値Min(0%)と第2比率の値Yから、酸素飽和度Satの値が求められる。
上述したように、内視鏡システム1では、光で生体組織Tを照明し撮像することにより生成される各光に対応するカラー画像データの成分から求められる第1比率及び第2比率を用いてヘモグロビンの酸素飽和度Satを算出するので、酸素飽和度Satの値が異常値でなくても、第1比率や第2比率の算出に用いるカラー画像データの成分の値が極端に大きい場合や小さい場合がある。例えば、カラー画像データの成分の値が極端に大きい場合、撮像素子141の受光量に対する出力特性が非線形に近い領域の出力である可能性がある。また、カラー画像データの成分の値が極端に小さい場合、SN比(信号雑音比)が小さくなるので、算出される酸素飽和度Satの値は異常値でなくても、本来の酸素飽和度からずれている可能性がある。実施形態では、このような本来の酸素飽和度からのずれの可能性の高低を確からしさとして表す。すなわち、確からしさが高いほど、本来の酸素飽和度からのずれの可能性が低く、酸素飽和度の値は信頼のできる程度が高いことを示す。
画像処理部500は、上記確からしさを算出するための確からしさ算出部511を備える。確からしさ算出部511は、特徴量取得部510と接続され、酸素飽和度Satを算出する際、第1比率及び第2比率の算出に用いる各カラー画像データを用いて酸素飽和度Satの確からしさを構成する確からしさ成分を画素毎に算出し、さらに確からしさ成分から酸素飽和度Satの確からしさを算出する。確からしさは、一実施形態では、確からしさ成分同士を掛け算した積である。確からしさ算出部511は、算出した確からしさを画像表示制御部514に送る。確からしさ及び確からしさ成分は、一実施形態では、0〜1の範囲の値で表され、値が大きいほど確からしさが高い。
確からしさ算出部511は、特徴量取得部510及び画像表示制御部514とともに、コンピュータ上でプログラムを起動して実行することで以下説明をする機能を担うソフトウェアモジュールで構成されてもよいし、ハードウェアで構成されてもよい。
さらに、確からしさ算出部511は、第1の値よりも大きいカラー画像データBの成分bの第2の値を、第2の値よりカラー画像データの成分bの値が大きくなると確からしさ成分が第2の値以下の値における確からしさ成分よりも低下する(図8では一定値から低下する)上限閾値として設定した状態で、確からしさ成分を求める。このとき、確からしさ成分の下限閾値と確からしさ成分の上限閾値は、異なる2つの光に対応したカラー画像データにおける成分の値である。なお、カラー画像データの各成分は、いずれも同じ数値範囲内で離散化された値を有し、例えば、0〜255、0〜1023、0〜4095のような範囲内で整数の値が各成分に設定されている。
図7に示す例では、カラー画像データAの成分aの値が下限閾値より大きい場合、確からしさ成分は下限閾値における確からしさ成分と同じ値になり、図8に示す例では、カラー画像データBの成分bの値が上限閾値より小さい場合、確からしさ成分は上限閾値における確からしさ成分と同じ値になるように設定されているが、カラー画像データAの成分の値が下限閾値より大きい場合、確からしさ成分は、下限閾値における確からしさ成分よりも大きな値を有し、カラー画像データBの成分の値が上限閾値より小さい場合、確からしさ成分は、上限閾値における確からしさ成分よりも大きな値を有するように設定した状態にすることもできる。すなわち、カラー画像データAから確からしさ成分の上限閾値は設定されず、カラー画像データBから確からしさ成分の下限閾値は設定されない。
第3のカラー画像データは、Narrow光で生体組織Tを照明することで得られるデータであり、Narrow光は、光源ランプ430から放射された光を光学フィルタ416に透過させることで生成される濾過光であり、Narrow光の波長帯域は、白色光WLやWide光に比べて狭いので、Narrow光の光強度は、白色光WLやWide光の光強度に比べて低くなり易い。このため、第3のカラー画像データの成分の値は、第1のカラー画像データの成分の値や第2のカラー画像データの成分の値に比べて小さい。このため、確からしさ算出部511は、値が小さい傾向にある第3のカラー画像データについては、SN比等を考慮して、許容範囲をはずれた小さな値を用いて算出される確からしさを低く設定する。一方、第1のカラー画像データあるいは第2のカラー画像データの成分の値は、光学フィルタにおける光の透過波長帯域は広く、第3のカラー画像データの成分の値に比べて大きくなり易い。このため、確からしさ算出部511は、値が大きい傾向にある第1のカラー画像データあるいは第2のカラー画像データについては、撮像素子141の出力特性等を考慮して許容範囲をはずれた大きな値を用いて算出される酸素飽和度Satの確からしさを低く設定する。したがって、一実施形態によれば、図7に示すように、下限閾値を設定するカラー画像データAは、照明光として用いる複数の光の中で光強度が最も弱い光を用いて得られるカラー画像データであることが好ましい。また、一実施形態によれば、図8に示すようにカラー画像データの成分の値に上限閾値を設定するカラー画像データBは、照明光として用いる複数の光の中で光強度が最も強い光を用いて得られるカラー画像データが含まれることが好ましい。
したがって、第3のカラー画像データを用いて確からしさ成分の下限閾値は設定されるが、上限閾値は設定されず、第1のカラー画像データ及び第2のカラー画像データを用いて確からしさ成分の上限閾値は設定されるが、下限閾値は設定されない。
確からしさ算出部511は、算出した画素毎の確からしさの値を、画素表示制御部514に送る。
また、画像表示制御部514は、予め設定した酸素飽和度の範囲にある領域の酸素飽和度Satの分布の画像を生体組織Tの像に重ねて表示するように制御し、確からしさの値が予め定めた値より低い画素について、確からしさの値に応じて画素の透過率を調整することも好ましい。例えば、確からしさの値が小さくなるほど、画素の透過率を高め、生体組織Tの像が透けて見えるようにすることが好ましい。
このとき、確からしさ算出部511は、対応成分のうちの成分aの第1の値を確からしさ下限閾値として設定し、かつ、成分bの第2の値を確からしさ上限閾値として設定した状態で確からしさを算出する。このとき、成分aと成分bは、互いに異なる2つの対応成分である。この場合、確からしさ下限閾値を設定する成分aには、第1比率の分子となる対応成分とすることが好ましく、確からしさ上限閾値を設定する成分bには、第1比率の分母となる対応成分とすることが好ましい。
この場合、一実施形態によれば、ヘモグロビンの量を求めるための指標となる第1比率は、対応成分のうちの緑光成分に対応した対応成分の、緑光成分に対応した対応成分と赤光成分に対応した対応成分の和、すなわち合成した対応成分に対する比とし、酸素飽和度Satを求めるための指標となる第2比率は、第2のカラー画像データの545〜570nmの波長帯域に対応した成分の、上記第2のカラー画像データの緑光成分に対応した対応成分に対する比とすることができる。
100 電子内視鏡
110 挿入管
111 挿入管先端部
121 対物レンズ群
131 ライトガイド
131a 先端部
131b 基端部
132 レンズ
141 撮像素子
141a カラーフィルタ
142 ケーブル
200 プロセッサ
300 ディスプレイ
400 光源装置
410 回転フィルタ
420 フィルタ制御部
430 光源ランプ
440 集光レンズ
450 集光レンズ
500 画像処理部
502 A/D変換回路
504 プレ画像処理部
506 フレームメモリ部
508 ポスト画像処理部
510 特徴量取得部
511 確からしさ算出部
512 メモリ
514 画像表示制御部
516 コントローラ
Claims (16)
- 波長帯域の異なる少なくとも2つの光を出射するように構成された光源装置と、
少なくとも2つの前記光でそれぞれ照明された生体組織を撮像することにより前記光に対応した複数のカラー画像データを生成するように構成された撮像素子を備えた撮像部を含む内視鏡と、
前記カラー画像データの成分のうちの成分a及び成分bを少なくとも用いて、前記生体組織におけるヘモグロビンの酸素飽和度を前記生体組織の特徴量として取得し、前記特徴量の分布を示す酸素飽和度分布画像を生成するように構成された特徴量取得部と、前記カラー画像データの成分を用いて前記特徴量の確からしさを算出するように構成された確からしさ算出部と、前記確からしさの算出結果に応じて、前記酸素飽和度分布画像の表示の形態を制御するように構成された画像表示制御部と、を含むプロセッサと、
前記酸素飽和度分布画像の表示を行うように構成された画像表示装置と、を備え、
前記確からしさ算出部は、前記カラー画像データのうちカラー画像データAの成分aの第1の値を、前記第1の値より前記カラー画像データAの成分aの値が低くなると前記確からしさが前記第1の値以上の値における確からしさよりも低下する確からしさ下限閾値として設定し、且つ、前記カラー画像データのうちカラー画像データBの成分bの、前記第1の値よりも大きい第2の値を、前記第2の値より前記カラー画像データBの成分bの値が大きくなると前記確からしさが前記第2の値以下の値における確からしさよりも低下する確からしさ上限閾値として設定した状態で前記確からしさを算出するように構成され、前記カラー画像データAと前記カラー画像データBは、異なる2つの照明光に対応したカラー画像データであって、前記カラー画像データAの生成時の照明光の波長帯域は、前記カラー画像データBの生成時の照明光の波長帯域に比べて狭い、ことを特徴とする内視鏡システム。 - 前記確からしさ算出部は、前記成分a及び前記成分b毎に求めた確からしさ成分に基づいて画素毎に前記確からしさを算出するように構成され、
前記カラー画像データAから求める確からしさ成分は、前記カラー画像データAの成分の値が前記確からしさ下限閾値より大きい場合、前記確からしさ下限閾値における前記確からしさ成分と同じかそれより大きい値を有し、
前記カラー画像データBから求める確からしさ成分は、前記カラー画像データBの成分の値が前記確からしさ上限閾値より小さい場合、前記確からしさ上限閾値における前記確からしさ成分と同じかそれより大きい値を有する、請求項1に記載の内視鏡システム。 - 前記特徴量取得部は、前記カラー画像データの前記成分a及び前記成分bの少なくとも一方を含む成分を用いて得られる第1比率に基づいて前記ヘモグロビンの量を算出するように構成されたヘモグロビン量算出部と、前記カラー画像データの前記成分a及び前記成分bの少なくとも一方を含む成分を用いて得られる第2比率と前記ヘモグロビンの量とに基づいて前記ヘモグロビンの酸素飽和度を算出するように構成された酸素飽和度算出部と、を含み、
前記確からしさ算出部は、前記確からしさを、前記第1比率が所定範囲を外れると低下する補正をするように構成されている、請求項1または2に記載の内視鏡システム。 - 前記特徴量取得部は、前記カラー画像データの前記成分a及び前記成分bの少なくとも一方を含む成分を用いて得られる第1比率に基づいて前記ヘモグロビンの量を算出するように構成されたヘモグロビン量算出部と、前記カラー画像データの前記成分a及び前記成分bの少なくとも一方を含む成分を用いて得られる第2比率と前記ヘモグロビンの量とに基づいて前記ヘモグロビンの酸素飽和度を算出するように構成された酸素飽和度算出部と、を含み、
前記確からしさ算出部は、前記確からしさを、前記第2比率が予め定めた範囲を外れると低下する補正をするように構成されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の内視鏡システム。 - 前記画像表示制御部は、前記生体組織の像に前記特徴量の分布の画像を重ねて表示するように制御し、前記第2比率の値が、前記ヘモグロビンの量に応じて定まる前記第2比率の許容範囲をはずれる画素については、当該画素の透過率を調整するように構成されている、請求項3または4に記載の内視鏡システム。
- 波長帯域の異なる少なくとも2つの光を出射するように構成された光源装置と、
少なくとも2つの前記光でそれぞれ照明された生体組織を撮像することにより前記光に対応した複数のカラー画像データを生成するように構成された撮像素子を備えた撮像部を含む内視鏡と、
前記カラー画像データの成分のうちの成分a及び成分bを少なくとも用いて、前記生体組織におけるヘモグロビンの酸素飽和度を前記生体組織の特徴量として取得し、前記特徴量の分布を示す酸素飽和度分布画像を生成するように構成された特徴量取得部と、前記カラー画像データの成分を用いて前記特徴量の確からしさを算出するように構成された確からしさ算出部と、前記確からしさの算出結果に応じて、前記酸素飽和度分布画像の表示の形態を制御するように構成された画像表示制御部と、を含むプロセッサと、
前記酸素飽和度分布画像の表示を行うように構成された画像表示装置と、を備え、
前記確からしさ算出部は、前記カラー画像データのうちカラー画像データAの成分aの第1の値を、前記第1の値より前記カラー画像データAの成分aの値が低くなると前記確からしさが前記第1の値以上の値における確からしさよりも低下する確からしさ下限閾値として設定し、且つ、前記カラー画像データのうちカラー画像データBの成分bの、前記第1の値よりも大きい第2の値を、前記第2の値より前記カラー画像データBの成分bの値が大きくなると前記確からしさが前記第2の値以下の値における確からしさよりも低下する確からしさ上限閾値として設定した状態で前記確からしさを算出するように構成され、
前記カラー画像データAと前記カラー画像データBは、異なる2つの光に対応したカラー画像データであり、
前記特徴量取得部は、前記カラー画像データの前記成分a及び前記成分bの少なくとも一方を含む成分を用いて得られる第1比率に基づいて前記ヘモグロビンの量を算出するように構成されたヘモグロビン量算出部と、前記カラー画像データの前記成分a及び前記成分bの少なくとも一方を含む成分を用いて得られる第2比率と前記ヘモグロビンの量とに基づいて前記ヘモグロビンの酸素飽和度を算出するように構成された酸素飽和度算出部と、を含み、
前記光源装置は、波長帯域の異なる第1の光、第2の光、及び第3の光を含む少なくとも3以上の光を出射するように構成され、
前記撮像部は、前記第1の光、前記第2の光、及び前記第3の光でそれぞれ照明された生体組織を撮像することにより、前記第1の光に対応した第1のカラー画像データ、前記第2の光に対応した第2のカラー画像データ、及び前記第3の光に対応した第3のカラー画像データを生成するように構成され、
前記第1比率は、前記第1のカラー画像データの一成分と前記第2のカラー画像データの一成分との比率であり、
前記第2比率は、前記第2のカラー画像データの一成分と前記第3のカラー画像データの一成分との比率である、ことを特徴とする内視鏡システム。 - 前記第1の光の波長帯域は、前記第2の光の波長帯域及び前記第3の光の波長帯域に比べて広く、前記第2の光の波長帯域は、前記第3の光の波長帯域に比べて広く、
前記確からしさ上限閾値は、前記第1のカラー画像データあるいは前記第2のカラー画像データの輝度成分の値であり、前記確からしさ下限閾値は、前記第3のカラー画像データの輝度成分の値である、請求項6に記載の内視鏡システム。 - 前記第1比率は、前記第2のカラー画像データの輝度成分と、前記第1のカラー画像データのR成分、あるいはR成分及びG成分の合計成分との比であり、
前記ヘモグロビン量算出部は、前記第1比率に基づいてヘモグロビンの量を算出する、請求項6または7に記載の内視鏡システム。 - 前記第2比率は、前記第3のカラー画像データの輝度成分と前記第2のカラー画像データの輝度成分との比であり、
前記酸素飽和度算出部は、前記第2比率と、前記ヘモグロビンの量とに基づいて前記ヘモグロビンの酸素飽和度を算出する、請求項6〜8のいずれか1項に記載の内視鏡システム。 - 前記第2の光の波長帯域は、前記第2のカラー画像データの成分が、前記生体組織のヘモグロビン量の変化に対して感度を有するが、前記酸素飽和度の変化に対して感度を有しないような波長帯域を含む、請求項6〜9のいずれか1項に記載の内視鏡システム。
- 前記第3の光の波長帯域は、前記第3のカラー画像データの成分が、前記酸素飽和度の変化に対して感度を有するような波長帯域を含む、請求項6〜10のいずれか1項に記載の内視鏡システム。
- 前記第2の光は、光学フィルタで、前記第1の光の波長帯域のうち、500nm〜600nmの範囲内の第1波長帯域を透過させた前記第1の光の濾過光であり、前記第3の光は、光学フィルタで、前記第1波長帯域の範囲内の前記第1波長帯域より狭い第2波長帯域を透過させた前記第1の光の濾過光である、請求項6〜11のいずれか1項に記載の内視鏡システム。
- 波長帯域の異なる少なくとも2つの光成分を含む第1の光を出射するように構成された光源装置と、
前記第1の光で照明された生体組織を撮像することにより第1のカラー画像データを生成するように構成された撮像素子を備えた撮像部を含む内視鏡と、
前記光成分の波長帯域それぞれに対応した前記第1のカラー画像データの対応成分のうちの成分a及び成分bを少なくとも用いて、前記生体組織におけるヘモグロビンの酸素飽和度を前記生体組織の特徴量として取得し、前記特徴量の分布を示す酸素飽和度分布画像を生成するように構成された特徴量取得部と、前記対応成分を用いて前記特徴量の確からしさを算出するように構成された確からしさ算出部と、前記確からしさの算出結果に応じて、前記酸素飽和度分布画像の表示の形態を制御するように構成された画像表示制御部と、を含むプロセッサと、
前記酸素飽和度分布画像の表示を行うように構成された画像表示装置と、を備え、
前記確からしさ算出部は、前記成分aの第1の値を、前記第1の値より前記成分aの値が低くなると前記確からしさが前記第1の値以上の値における確からしさよりも低下する確からしさ下限閾値として設定し、且つ、前記成分bの、前記第1の値よりも大きい第2の値を、前記第2の値より前記成分bの値が大きくなると前記確からしさが前記第2の値以下の値における確からしさよりも低下する確からしさ上限閾値として設定した状態で前記確からしさを算出するように構成され、
前記成分aと前記成分bは、互いに異なる2つの対応成分であって、前記成分aに対応する光成分の波長帯域は、前記成分bに対応する光成分の波長帯域に比べて狭い、ことを特徴とする内視鏡システム。 - 前記確からしさ算出部は、前記成分a及び前記成分b毎に求めた確からしさ成分に基づいて画素毎に前記確からしさを算出するように構成され、
前記成分aから求める確からしさ成分は、前記成分aの値が前記確からしさ下限閾値より大きい場合、前記確からしさ下限閾値における前記確からしさ成分と同じかそれより大きい値を有し、
前記成分bから求める確からしさ成分は、前記成分bの値が前記確からしさ上限閾値より小さい場合、前記確からしさ上限閾値における前記確からしさ成分と同じかそれより大きい値を有する、請求項13に記載の内視鏡システム。 - 前記光源装置は、前記第1の光の他に、前記第1の光と波長帯域の異なる第2の光を出射するように構成され、
前記撮像部は、前記第1の光及び前記第2の光でそれぞれ照明された生体組織を撮像することにより、前記第1のカラー画像データ及び前記第2の光に対応した第2のカラー画像データを生成するように構成され、
前記特徴量取得部は、前記成分aと前記成分bの第1比率に基づいて前記ヘモグロビンの量を算出するように構成されたヘモグロビン量算出部と、前記成分aと前記成分bの1つと前記第2のカラー画像データの成分との第2比率と前記ヘモグロビンの量とに基づいて前記ヘモグロビンの酸素飽和度を算出するように構成された酸素飽和度算出部と、を含む請求項13または14に記載の内視鏡システム。 - 前記第1の光は、3つの光成分を含み、
前記特徴量取得部は、前記対応成分を用いて得られる第1比率に基づいて前記ヘモグロビンの量を算出するように構成されたヘモグロビン量算出部と、前記対応成分を用いて得られる第2比率と前記ヘモグロビンの量とに基づいて前記ヘモグロビンの酸素飽和度を算出するように構成された酸素飽和度算出部と、を含む、請求項13または14に記載の内視鏡システム。
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