JP6823072B2 - プロセッサ装置及び内視鏡システム - Google Patents

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Description

本発明は、プロセッサ装置及び内視鏡システムに関する。
医療分野においては、光源装置、内視鏡、及び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。内視鏡システムは、光源装置が発する照明光を、内視鏡を介して観察対象に照射し、その照明光で照明中の観察対象を撮像して得た画像信号に基づいて、プロセッサ装置が観察対象の画像を生成する。この画像をモニタに表示することにより、医師は、モニタ上の画像を見ながら診断を行うことができる。
また、近年の内視鏡診断においては、特許文献1に示すように、医師間のスキル差を埋めるために、観察対象を撮影した画像から病変部の特徴を抽出し、指標化して表示する診断支援システムも導入されつつある。また、特許文献2に示すように、画像をファイリングする際に、抽出した特徴を検索情報として併せて登録することで、現在の診断目的に類似した症例の検索を効率化できるようにした検索システムも導入されつつある。
特開2016−087370号 特開2002−177214号
内視鏡診断で取り扱う対象疾患、診断用途、検査する疾患の病期ステージは、多種多様であることから、これら対象疾患など診断目的に最適な指標値を算出し、ユーザに提供することが必要である。これに関して、特許文献1、2のいずれも、診断目的に最適な指標値を算出するという観点での技術的特徴は記載及び示唆されていない。
したがって、特許文献1のような内視鏡システムでは、診断目的に対して着目すべき最適な指標値を設定し、また、スクリーニングのような異常と思われる箇所を漏れなく検出することができる最適な指標値を設定し、これら最適な指標値をユーに見やすい形で提供することが求められていた。更には、特許文献2のような検索システムにおいても、診断目的に対応した最適な指標値を付帯情報として与えて、検索の効率化をより高めることが求められていた。
本発明は、診断目的に応じて最適な指標値を算出することができるプロセッサ装置及び内視鏡システムを提供することを目的とする。
本発明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た内視鏡画像を取得する画像取得部と、診断目的を取得する診断目的取得部と、観察対象の構造に関する複数の指標値と診断目的との対応関係を記憶した指標値記憶部と、指標値記憶部を参照して、取得された診断目的で用いる指標値を選択する指標値選択部と、内視鏡画像を用いて、選択された指標値を算出する指標値算出部と、診断目的によって定められた重み付け係数により複数の指標値を重み付けして演算することにより、構造の構造パラメータを算出する構造パラメータ算出部と、を備える。
診断目的には、スクリーニングと精査とを含む第1の診断目的と、疾患の種類に関する第2の診断目的と、病期ステージに関する第3の診断目的とが含まれ、指標値選択部は、第1から第3の診断目的のうちのいずれか1つの診断目的に従って指標値を選択することが好ましい。
内視鏡画像と、算出された指標値とを用いて、構造を強調した第1強調画像を生成する第1の強調画像生成部を備えることが好ましい。
第1強調画像を、取得された診断目的と算出された指標値との少なくともいずれかと対応付けして記憶する第1画像記憶部を備えることが好ましい。
内視鏡画像と、算出された構造パラメータとを用いて、構造を強調した第2強調画像を生成する第2の強調画像生成部を備えることが好ましい。
第2強調画像を、取得された診断目的と算出された構造パラメータとの少なくともいずれかと対応付けして記憶する第2画像記憶部を備えることが好ましい。
構造パラメータを用いて、観察対象の粘膜の状態を判定する判定部を備えることが好ましい。
内視鏡画像と、判定の結果とを用いて、構造を強調した第3強調画像を生成する第3の強調画像生成部を備えることが好ましい。
第3強調画像を、取得された診断目的と判定の結果との少なくともいずれかと対応付けして記憶する第3画像記憶部を備えることが好ましい。
診断目的を含む内視鏡情報管理データを記憶したデータ記憶部を有する内視鏡情報管理システムとネットワークを介して相互に通信可能に接続されており、診断目的取得部は、ネットワークを介して内視鏡情報管理データを受信し、診断目的を、受信した内視鏡情報管理データから抽出することにより取得することが好ましい。
診断目的を入力する診断目的入力部を備え、
診断目的取得部は、診断目的入力部により入力された診断目的を取得しても良い。
本発明の内視鏡システムは、照明光を発する光源と、照明光により照明中の観察対象を内視鏡によって撮像して得た内視鏡画像を取得する画像取得部と、内視鏡画像を用いて、観察対象の構造を抽出した構造抽出画像を生成する構造抽出部と、診断目的を取得する診断目的取得部と、観察対象の構造に関する複数の指標値と診断目的との対応関係を記憶した指標値記憶部と、指標値記憶部を参照して、取得された診断目的で用いる指標値を選択する指標値選択部と、構造抽出画像を用いて、選択された指標値を算出する指標値算出部と、診断目的によって定められた重み付け係数により複数の指標値を重み付けして演算することにより、構造の構造パラメータを算出する構造パラメータ算出部と、内視鏡画像と、算出された指標値とを用いて、構造を強調した第1強調画像を生成する第1の強調画像生成部と、第1強調画像を表示する表示部と、を備える。
本発明のプロセッサ装置及び内視鏡システムによれば、診断目的に応じて最適な指標値を算出することができることができる。
第1実施形態の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。 通常観察モードの照明光の光強度スペクトルを示す図である。 特殊観察モードの照明光の光強度スペクトルを示す図である。 画像処理部を説明するブロック図である。 指標値記憶部を説明する図である。 指標値選択部を説明する図である。 指標値を用いて強調表示した好適対象観察画像を示す図である。 内視鏡システムの好適対象観察モードにおける作用を説明するフローチャートである。 操作入力部からの診断目的の取得について説明する図である。 画像記憶部を説明する図である。 第2実施形態の画像処理部を説明するブロック図である。 第2実施形態の指標値記憶部を説明する図である。 構造パラメータを用いて強調表示した好適対象観察画像を示す図である。 第2実施形態の画像記憶部を説明する図である。 第3実施形態の画像処理部を説明するブロック図である。 判定結果を用いて強調表示した好適対象観察画像を示す図である。 第3実施形態の画像記憶部を説明する図である。
[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、表示部18と、操作入力部19とを有する。内視鏡12は、被検体として生体内の観察部位を撮像する。光源装置14は、観察部位を照明する照明光を内視鏡12に供給する。プロセッサ装置16は、撮像により得た撮像信号を用いて観察部位の表示画像を生成する。表示部18は、表示画像と表示画像に付帯する情報等を表示するモニタである。操作入力部19は、キーボードとマウス等のコンソールであり、関心領域(ROI : Region Of Interest)の指定と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。表示部18及び操作入力部19は、プロセッサ装置16と電気的に接続している。
内視鏡12は、光源装置14と光学的に接続し、かつ、プロセッサ装置16と電気的に接続している。内視鏡12は、挿入部12aと、操作部12bとを有する。
挿入部12aは、生体の消化管内等に挿入する部分である。挿入部12aは、先端部21と、湾曲部22と、可撓管部23とを有しており、先端側からこの順番に連結している。先端部21は、先端面に、照明窓と、観察窓と、送気・送水ノズルと、鉗子出口とを有する(いずれも図示せず)。照明窓は、照明光を観察部位に照射するためのものである。観察窓は、観察部位からの光を取り込むためのものである。送気・送水ノズルは、照明窓及び観察窓を洗浄するためのものである。鉗子出口は、鉗子と電気メス等の処置具を用いて各種処置を行うためのものである。湾曲部22は、複数の湾曲駒を連結して構成したものであり、上下左右方向に湾曲する。可撓管部23は、可撓性を有しており、食道や腸等の曲がりくねった管道に挿入可能である。
操作部12bは、アングルノブ25と、画像記憶操作部26と、モード切替部27と、ズーム操作部28とを有する。アングルノブ25は、湾曲部22を湾曲させ、先端部21が所望の方向に向ける操作に用いる。画像記憶操作部26は、静止画像及び又は動画像をストレージ(図示せず)に記憶させる操作に用いる。モード切替部27は、観察モードを切り替える操作に用いる。ズーム操作部28は、ズーム倍率を変更する操作に用いる。
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、好適対象観察モードとを有している。通常観察モードでは、自然な色合いの観察対象が写った画像(以下、通常観察画像という)を取得する。特殊観察モードでは、観察対象の血管を少なくとも強調した画像(以下、特殊観察画像という)を取得する。好適対象観察モードでは、診断目的に好適な観察対象の構造を強調した画像(以下、好適対象観察画像という)を取得する。なお、本実施形態において、構造とは、血管の構造と腺管(ピットパターン)の構造とを含む。以下では、血管の構造と腺管の構造とを区別しない場合は、これらを構造と称する。
図2に示すように、光源装置14は、照明光を発する光源30と、光源30を制御する光源制御部32とを備えている。光源30は、例えば、波長域が異なる複数色のLED(Light Emitting Diode)等の半導体光源である。
本実施形態では、光源30は、例えば、V−LED(Violet Light Emitting Diode)30a、B−LED(Blue Light Emitting Diode)30b、G−LED(Green Light Emitting Diode)30c、及びR−LED(Red Light Emitting Diode)30dの4色のLEDを有する。V−LED30aの発光波長は、380nm〜420nmである。B−LED30bの発光波長は、420nm〜500nmである。G−LED30cの発光波長は、480nm〜600nmである。R−LED30dの発光波長は、600nm〜650nmである。なお、各色の光は、それぞれの中心波長とピーク波長とが同じであっても良いし、異なっていても良い。
光源30には、LEDが発光した光の波長帯域を調整する光学フィルタ30eが含まれる。本実施形態では、光学フィルタ30eは、B−LED30bの光路上に配されており、B−LED30bの波長帯域のうちの短波長成分を透過させる。具体的には、B−LED30bの波長帯域のうち、450nm以下の光を透過させる。B−LED30bの波長帯域のうちの長波長成分は粘膜と血管とのコントラストを低下させてしまうので、光学フィルタ30eを用いることにより、B−LED30bの波長帯域のうちの短波長成分を後述するライトガイド34に供給する。なお、光学フィルタ30eの配置は、本実施形態ではB−LED30bの光路上としているが、これに限るものではない。例えば光学フィルタ30eをG−LED30cの光路上に配する等しても良い。また、光学フィルタ30eにより透過させる波長成分は、適宜設定可能である。例えば光学フィルタ30eをG−LED30cの光路上に配した場合は、光学フィルタ30eは、G−LED30cの波長帯域の一部を透過させる。
光源制御部32は、各LED30a〜30dの点灯や消灯、及び各LED30a〜30dの各射出光量のバランス(以下、光量比という)等を独立に制御することによって、照明光の発光タイミング、発光期間、光量、及び分光スペクトルの調節を行う。本実施形態では、光源制御部32は、各LED30a〜30dを駆動する電流と電圧とを調整することによって、各LED30a〜30dの光量比を観察モードごとに制御する。
図3に示すように、光源制御部32は、通常観察モードの場合には、各LED30a〜30dの全てを点灯させることにより、V−LED30aが発する紫色光LVと、B−LED30bが発する青色光LBと、G−LED30cが発する緑色光LGと、R−LED30dが発する赤色光LRとを含むほぼ白色の照明光(以下、白色光という)を発生させる。本実施形態において、青色光LBは、光学フィルタ30eを透過した光、すなわち、B−LED30bの波長帯域のうちの450nm以下の光としている。なお、紫色光LVは、粘膜表面から浅い位置にある表層血管の観察用に最適な波長帯域の光である。青色光LBは、表層血管よりも深い位置にある中層血管の観察用に最適な波長帯域の光である。
図4に示すように、光源制御部32は、特殊観察モードの場合には、V−LED30aの射出光量を通常観察モードよりも大きくし、B−LED30bとG−LED30cとR−LED30dとの各射出光量を通常観察モードよりも小さくした照明光を発生させる。
好適対象観察モードの場合は、光源制御部32は、予め設定された照明光を発生させるように各LEDを点灯する制御を行う。発生させる照明光の設定は、例えば操作入力部19の入力操作により行われる。本実施形態では、光源制御部32は、各LED30a〜30dのうち、V−LED30aとB−LED30bとを点灯する制御を行う。このため、好適対象観察モードでは、紫色光LVと青色光LBとを含む照明光が発光される。なお、光源制御部32は、V−LED30aのみを点灯する制御と、B−LED30bのみを点灯する制御とを切り替えることにより、紫色光LVと青色光LBとを順次に発光させても良い。また、好適対象観察モードの照明光としては、上記のように紫色光LVと青色光LBとを含むものに限られず、例えば、緑色光LGのみからなる照明光、赤色光LRのみからなる照明光、紫色光LVと赤色光LRとを含む照明光、青色光LBと赤色光LRとを含む照明光等、適宜設定可能である。
光源30が発した照明光は、挿入部12a内に挿通したライトガイド34に入射する。ライトガイド34は、内視鏡12及びユニバーサルコードに内蔵しており、照明光を内視鏡12の先端部21まで伝搬する。ユニバーサルコードは、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である。なお、ライトガイド34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、ライトガイド34には、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。
先端部21は、照明光学系36と撮像光学系38とを有している。照明光学系36は、照明レンズ40を有している。ライトガイド34を伝搬した照明光は、照明レンズ40を介して観察対象を照明する。撮像光学系38は、対物レンズ42と、ズームレンズ44と、撮像センサ46とを有している。これら対物レンズ42及びズームレンズ44を介して、観察対象からの反射光、散乱光、及び蛍光等の各種の光が撮像センサ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する。ズームレンズ44は、ズーム操作部28を操作することでテレ端とワイド端の間で自在に移動し、撮像センサ46に結像する観察対象を拡大又は縮小する。
撮像センサ46は、画素毎にR(赤)、G(緑)、又はB(青)の原色のカラーフィルタのいずれかを設けたカラー撮像センサであり、観察対象を撮像して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)撮像センサ等を利用可能である。また、原色のカラーフィルタを設けた撮像センサ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色の画像信号を出力する。このため、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センサを用いても良い。
CDS(Correlated Double Sampling)/AGC(Automatic Gain Control)回路448は、撮像センサ46が出力したアナログの画像信号に、相関二重サンプリングや自動利得制御を行う。A/D(Analog to Digital)変換回路50は、CDS/AGC回路48を経たアナログ画像信号を、デジタルの画像信号に変換する。A/D変換回路50は、A/D変換後のデジタル画像信号を、プロセッサ装置16に入力する。
プロセッサ装置16は、コントローラ52と、DSP(Digital Signal Processor)54と、ノイズ低減部56と、メモリ58と、画像処理部60と、表示制御部62と、診断目的取得部64と、データ送受信部66とを備えている。
コントローラ52は、CPU(Central processing unit)、制御プログラムや制御に必要な設定データを記憶するROM(Read only memory)、制御プログラムをロードする作業メモリとしてのRAM(Random access memory)等を有する。コントローラ52は、CPUが制御プログラムを実行することにより、プロセッサ装置16の各部を制御する。また、プロセッサ装置16の各部はFPGA (Field Programmable Gate Array) などの製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス(Programmable Logic Device:PLD)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)などの特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有する専用電気回路などにより構成されていてもよい。内視鏡12や光源装置14の内部についても同様である。
DSP54は、内視鏡12からデジタル画像信号を取得し、取得した画像信号に対して、例えば、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、及びデモザイク処理等の各種信号処理を施す。欠陥補正処理は、撮像センサ46の欠陥画素の信号を補正する。オフセット処理は、欠陥補正処理した画像信号から暗電流成分を除き、正確なゼロレベルを設定する。ゲイン補正処理は、オフセット処理した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を整える。
リニアマトリクス処理は、ゲイン補正処理した画像信号の色再現性を高める。ガンマ変換処理は、リニアマトリクス処理した画像信号の明るさや彩度を整える。ガンマ変換処理した画像信号には、デモザイク処理(等方化処理、又は同時化処理とも言う)を施すことによって、各画素で不足した色の信号を補間によって生成する。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。
ノイズ低減部56は、DSP54でデモザイク処理等を施した画像信号に対して、例えば、移動平均法やメディアンフィルタ法等によるノイズ低減処理を施し、ノイズを低減する。ノイズを低減した画像信号は、メモリ58に記憶する。
画像処理部60は、メモリ58から画像信号を取得し、取得した画像信号に対して所定の画像処理を施し、観察対象が写った表示画像を生成する。画像処理部60が行う画像処理の内容は、観察モードによって異なる。なお、画像処理部60は、本発明の「画像生成部」に対応する。
画像処理部60は、通常観察モードの場合には、色変換処理、色彩強調処理、及び構造強調処理等の画像処理を行い、通常観察画像を生成する。色変換処理は、画像信号に対して3×3のマトリックス処理、階調変換処理、及び3次元LUT(ルックアップテーブル)処理等により色の変換を行う処理である。色彩強調処理は、色変換処理した画像信号に対して行う。構造強調処理は、例えば、血管や腺管等の観察対象に含まれる特定の組織や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う。特殊観察モードの場合には、画像処理部60は、血管を強調する上記各種画像処理を行うことにより、特殊観察画像を生成する。特殊観察モードはV−LED30aの射出光量が大きいため、特殊観察画像では表層血管が強調されている。
画像処理部60は、好適対象観察モードの場合には、診断目的に好適な構造を強調する上記各種画像処理を行うことにより、好適対象観察画像を生成する。好適対象観察モードの場合に画像処理部60が行う画像処理については、後で詳細に説明をする。
表示制御部62は、画像処理部60が生成した表示画像を表示部18に表示させる。これにより、通常観察モードでは通常観察画像が表示され、特殊観察モードでは特殊観察画像が表示され、好適対象観察モードでは好適対象観察画像が表示される。
診断目的取得部64は、データ送受信部66を介して、LAN(Local Area Network)等のネットワークで相互に通信可能に接続した内視鏡情報管理システム72から診断目的を取得する。内視鏡情報管理システム72は、PACS(Picture Archiving and Communication System)等の内視鏡画像をファイリングするシステムのファイルサーバである。内視鏡情報管理システム72は、データ記憶部74を有しており、内視鏡情報管理データとして、入力端末(図示せず)から入力された診断目的を含む検査情報と患者情報等を記憶する。診断目的取得部64は、このデータ記憶部74から内視鏡情報管理データを受信し、診断目的を、内視鏡情報管理データから抽出することにより取得する。
次に、好適対象観察モードで画像処理部60が行う画像処理について、詳細に説明をする。
図5に示すように、画像処理部60は、ベース画像生成部100と、構造抽出部102と、指標値記憶部104と、指標値選択部106と、指標値算出部108と、強調画像生成部110とを有する。指標値記憶部104はHDD(Hard disc drive)やSSD(Solid state drive)等の記録媒体によって構成されている。
ベース画像生成部100は、メモリ58から取得した画像信号に対し、観察対象の構造を色の違いで表したベース画像を生成し、これを内視鏡画像として取得する。すなわち、ベース画像生成部100は、内視鏡によって観察対象を撮像して得た内視鏡画像を取得する。ベース画像は、設定された光量比に応じた色味で表され、通常観察画像とは色味が若干異なっている。ベース画像の例としては、設定された光量比で撮影して得た画像にて白色板が白になるようなカラーバランスにした画像、表示部18のRチャンネル、Gチャンネル、Bチャンネルのいずれかに画像信号を割り当てる(例えば、照明光の光量比のうち緑色光LGの光量が大きい場合は、Gチャンネルに画像信号を割り当てる等)ことにより得たグレーの画像、画像信号の階調バランスを変えて各チャンネルに割り当てることにより得た疑似カラーの画像等がある。ベース画像生成部100は、本発明の画像取得部に対応する。
構造抽出部102は、ベース画像を用いて、観察対象の構造を抽出した構造抽出画像を生成する。例えば光源装置14によって異なる波長帯域の照明光で観察対象を照明した場合には、構造抽出部102は、各照明光で照明中の観察対象を撮影して得た各画像の間で差分をとることによって血管を抽出する。具体的には、紫色光LVで照明中の観察対象を撮影して得た画像と青色光LBで照明中の観察対象を撮影して得た画像の間で差分をとることによって、表層血管、または表層血管よりも浅い位置にある血管を抽出できる。上記のように血管を抽出することに加え又は代えて、腺管の構造を抽出しても良い。なお、構造の抽出方法は上記の方法に限るものではない。また、本実施形態では、構造抽出部102は、ベース画像の全体から血管と腺管とを抽出するが、操作入力部19の操作によって関心領域を指定した場合は、指定した関心領域内でだけ血管と腺管とを抽出しても良い。
指標値記憶部104は、観察対象の構造に関する複数の指標値と診断目的との対応関係を記憶している。診断目的には、スクリーニングと精査とを含む第1の診断目的と、疾患の種類に関する第2の診断目的と、疾患の病期ステージに関する第3の診断目的とが含まれる。なお、第1の診断目的については、上記スクリーニングと精査のみに限られず多岐にわたるものであり、例えば、治療、経過観察等も含まれる。指標値の種類は、例えば、血管の密度、血管の太さの均一度、血管の複雑度、表面構造の均一度等である。なお、指標値の種類は、上記した例のみに限定されない。
血管の密度とは、単位面積中にある血管の割合である。血管の太さの均一度とは、血管の太さのばらつきに関する指標値である。血管の複雑度とは、血管の形状がどの程度複雑であるかを示す指標値であり、例えば、抽出した血管の分岐点の個数(分岐数)、血管の蛇行度、抽出した血管の曲がり具合(曲率)等を組み合わせて算出する値である。表面構造の均一度とは、腺管の形状のばらつきに関する指標値である。
図6に示すように、指標値記憶部104は、第1〜第3の指標値選択用テーブル104a〜104cを有している。第1の指標値選択用テーブル104aは、第1の診断目的と、第1の診断目的で用いる指標値とを対応付けて記憶している。例えば、第1の指標値選択用テーブル104aには、大腸のスクリーニングに対し、表層血管の複雑度と中層血管の複雑度とが対応付けされ、胃のスクリーニングに対し、中層血管の複雑度と表面構造の均一度とが対応付けされ、大腸の精査に対し、表層血管の密度が対応付けされている。
第2の指標値選択用テーブル104bは、第2の診断目的と、第2の診断目的で用いる指標値とを対応付けて記憶している。例えば、第2の指標値選択用テーブル104bは、バレット食道に対し、表層血管の密度と表層血管の複雑度と中層血管の密度と中層血管の複雑度とが対応付けされ、大腸ポリープに対し、中層血管の太さの均一度と表面構造の均一度とが対応付けされ、アンギオディスプラジアに対し、中層血管の密度が対応付けされている。
第3の指標値選択用テーブル104cは、第3の診断目的と、第3の診断目的で用いる指標値とを対応付けて記憶している。例えば、第3の指標値選択用テーブル104cには、潰瘍性大腸炎の寛解期に対し、表層血管の複雑度と中層血管の複雑度とが対応付けされ、潰瘍性大腸炎の活動期に対し、表層血管の複雑度が対応付けされている。
なお、第1〜第3の指標値選択用テーブル104a〜104cに記憶されている対応関係は、例えば操作入力部19の入力操作により適宜更新可能である。また、第1〜第3の指標値選択用テーブル104a〜104cは、新たに対応関係を追加することが可能とされている。
指標値選択部106は、診断目的取得部64から診断目的を取得し、指標値記憶部104を参照して、取得された診断目的で用いる指標値を選択する。具体的には、指標値選択部106は、第1の診断目的を取得した場合は指標値記憶部104の第1の指標値選択用テーブル104aを参照し、第2の診断目的を取得した場合は第2の指標値選択用テーブル104bを参照し、第3の診断目的を取得した場合は第3の指標値選択用テーブル104cを参照する。そして、指標値選択部106は、選択した指標値を指標値算出部108に入力する。
本実施形態では、指標値記憶部104において1つの診断目的に対し複数の指標値が対応付けされている場合は、指標値選択部106は、複数の指標値のうち、操作入力部19の操作によって指定された1つの指標値を選択する。例えば、図7に示すように、取得された第2の診断目的がバレット食道であり、操作入力部19によって中層血管の複雑度が指定された場合、指標値選択部106は、指定された中層血管の複雑度を選択し、指標値算出部108に入力する。
指標値算出部108は、構造抽出画像を用いて、選択された指標値を算出する。指標値算出部108は、構造抽出画像の画素毎に指標値を算出する。例えば、指標値を算出する画素を含む予め定めた範囲(例えば指標値を算出する画素を中心とする99×99画素の範囲)の画素のデータを用いて1つの画素の指標値を算出する。
指標値算出部108は、操作入力部19の操作によって構造抽出画像の一部に関心領域を設定した場合には、設定した関心領域内で指標値を算出する。関心領域を設定していない場合や、構造抽出画像の全部を関心領域に設定している場合には、指標値算出部108は、構造抽出画像の全体に対して指標値を算出する。
なお、指標値算出部108は、本実施形態では構造抽出画像を用いて指標値を算出するが、画像取得部としてのベース画像生成部100が取得した内視鏡画像を用いて指標値を算出しても良い。例えば、内視鏡画像に観察対象の構造が明瞭に表れている場合等では、この内視鏡画像を用いて指標値を算出することができる。
強調画像生成部110は、生成されたベース画像と、算出された指標値とを用いて、第1強調画像としての好適対象観察画像を生成する。強調画像生成部110は、例えば、ベース画像に対して、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、好適対象観察画像を生成する。オーバーラップ処理としては、指標値に応じた色付け処理等がある。このような色付け処理をした好適対象観察画像では、ベース画像に対し、指標値が一定値以上の領域が疑似カラーで表示されることにより、診断目的に好適な構造が強調されている。強調画像生成部110は、本発明の第1の強調画像生成部に対応する。
例えば、図8に示す好適対象観察画像112において、中層血管の複雑度が一定値以上の領域114が疑似カラーで表示される。この領域114は、例えば赤系の色とする。好適対象観察画像112には、画面全体に表層血管115が分布しているが、領域114が強調表示されていることにより、中層血管の複雑度が確認し易くされている。これにより、診断目的に好適な構造をより強調することができる。なお、ベース画像に対して、指標値の値そのものを示す情報をオーバーラップさせても良い。
次に、好適対象観察モードの作用について、図9のフローチャートに沿って説明する。
好適対象観察モードでは、紫色光LVと青色光LBとを含む照明光が発光され、この照明光により照明中の観察対象が撮像センサ46により撮像される。ベース画像生成部100は、撮像センサ46が出力した画像信号からベース画像を生成し、これを内視鏡画像として取得する(S11)。構造抽出部102は、ベース画像から観察対象の構造を抽出した構造抽出画像を生成する。
診断目的取得部64は、ネットワークを介して、内視鏡情報管理システム72のデータ記憶部74から診断目的を取得する(S12)。診断目的取得部64は、取得した診断目的を画像処理部60の指標値選択部106に入力する。
指標値選択部106は、指標値記憶部104を参照し、取得された診断目的で用いる指標値を選択する(S13)。指標値記憶部104には、観察対象の構造に関する複数の指標値と診断目的との対応関係が記憶されている。具体的には、指標値記憶部104は、第1の診断目的で用いる指標値を記憶した第1の指標値選択用テーブル104aと、第2の診断目的で用いる指標値を記憶した第2の指標値選択用テーブル104bと、第3の診断目的で用いる指標値を記憶した第3の指標値選択用テーブル104cとを有している。
指標値選択部106は、取得した診断目的が第1の診断目的であった場合には、第1の指標値選択用テーブル104aから指標値を選択し、取得した診断目的が第2の診断目的であった場合には、第2の指標値選択用テーブル104bから指標値を選択し、取得した診断目的が第3の診断目的であった場合には、第3の指標値選択用テーブル104cから指標値を選択する。そして、指標値選択部106は、選択した指標値を指標値算出部108に入力する。
指標値算出部108は、構造抽出画像から、指標値選択部106が選択した指標値を算出する(S14)。なお、画像取得部としてのベース画像生成部100が取得した内視鏡画像に観察対象の構造が明瞭に表れている場合は、指標値算出部108は、内視鏡画像を用いて指標値を算出することができる。
強調画像生成部110は、ベース画像生成部100が生成したベース画像と、指標値算出部108が算出した指標値とを用いて、好適対象観察画像を生成する(S15)。好適対象観察画像は、算出された指標値に応じて色付けされており、診断目的に好適な構造がより強調されている。そして、表示部18は、この好適対象観察画像を表示する。
以上のように、診断目的取得部64により診断目的を取得し、この診断目的に好適な構造を観察可能な指標値が指標値選択部106によって選択されるため、診断目的に応じて最適な指標値を算出することができる。
なお、上記第1実施形態では、指標値選択部106は、1つの診断目的につき1つの指標値を選択しているが、複数の指標値を選択しても良い。この場合、強調画像生成部110は、選択された指標値ごとに異なる色付け処理を行うことが好ましい。
なお、上記第1実施形態では、診断目的取得部64は、ネットワークを介して内視鏡情報管理システム72から診断目的を取得しているが、図10に示すように、内視鏡情報管理システム72から診断目的を取得することに加え、診断目的入力部としての操作入力部19により入力された診断目的を取得しても良い。この場合は、指標値選択部106は、例えば、操作入力部19により入力された診断目的を優先的に用いて指標値の選択を行う。これにより、診断中に、内視鏡情報管理システム72から取得した診断目的とは異なる診断目的に切り替えて検査を継続することが可能となる。
また、診断目的取得部64は、内視鏡情報管理システム72から診断目的を取得することに代えて、操作入力部19により入力された診断目的を取得しても良い。この場合は、内視鏡情報管理システム72とネットワークを介して接続されていない場合であっても診断目的の取得が可能である。
なお、上記第1実施形態では、画像記憶操作部26が操作された場合に静止画像及び又は動画像をストレージ(図示せず)に記憶させているが、プロセッサ装置16に第1画像記憶部としての画像記憶部116(図11参照)を設け、強調画像生成部110が生成した好適対象観察画像を、診断目的取得部64により取得された診断目的と、指標値算出部108により算出された指標値との少なくともいずれかと対応付けして記憶させても良い。以下、好適対象観察画像と診断目的と指標値とを対応付けて画像記憶部116に記憶する場合について説明をする。
例えば、診断目的取得部64により取得された第2の診断目的がアンギオディスプラジアであった場合、指標値選択部106により中層血管の密度が指標値として選択され、強調画像生成部110により好適対象観察画像が生成される。画像記憶操作部26が操作されると、画像記憶部116は、図11に示すように、強調画像生成部110が生成した好適対象観察画像を記憶用の画像「P13」として記憶するとともに、この画像P13に対し、診断目的取得部64が取得した診断目的である「アンギオディスプラジア」と、指標値算出部108が算出した中層血管の密度「I13」とを対応付けて記憶する。
この画像記憶部116に記憶された画像と診断目的と指標値とは、表示部18に表示することが可能とされている。これにより、画像記憶部116から、取得された診断目的に類似した症例について、操作入力部19の操作によって画像と指標値とを検索により表示させることができる。また、選択された指標値をもとに、画像と診断目的とを検索することも可能とされている。
さらに、ネットワークを介して内視鏡情報管理システム72と相互に通信可能に接続されている場合には、画像記憶部116に記憶されたデータをデータ記憶部74に送信し、記憶させることで、内視鏡システム10とは異なる内視鏡システムとのデータ共有が可能となる。
[第2実施形態]
上記第1実施形態では、強調画像生成部110により指標値を用いた強調表示を行っているが、第2実施形態では、指標値を用いて構造パラメータを算出し、この構造パラメータを用いた強調表示を行う。第2実施形態では、第1実施形態の画像処理部60の代わりに、画像処理部120を備える(図12参照)。
図12に示すように、画像処理部120は、第1実施形態の指標値記憶部104の代わりに指標値記憶部122を有し、強調画像生成部110の代わりに強調画像生成部126を有する。また、画像処理部120は、第1実施形態の画像処理部60の各構成に加え、構造パラメータ算出部124を有する。
指標値記憶部122は、指標値と診断目的とに加え、さらに、後述する構造パラメータ算出部124で用いる重み付け係数を対応付けて記憶している。
図13に示すように、指標値記憶部122は、第1から第3の指標値選択用テーブル122a〜122cを有している。第1から第3の指標値選択用テーブル122a〜122cについて、診断目的と指標値との関係は第1実施形態の指標値記憶部104と同じなので説明を省略し、以下では、重み付け係数(以下、係数と称する)との関係について説明をする。
第1の指標値選択用テーブル122aは、第1の診断目的と、第1の診断目的で用いる指標値と、指標値ごとの係数とを対応付けて記憶している。例えば、大腸のスクリーニングについては、表層血管の複雑度に対する係数は0.5とされ、中層血管の複雑度に対する係数は1とされている。胃のスクリーニングについては、中層血管の複雑度に対する係数は1とされ、表面構造の均一度に対する係数は1とされている。大腸の精査については、表層血管の密度に対する係数は1とされている。
第2の指標値選択用テーブル122bは、第2の診断目的と、第2の診断目的で用いる指標値と、指標値ごとの係数とを対応付けて記憶している。例えば、バレット食道については、表層血管の密度と表層血管の複雑度と中層血管の密度と中層血管の複雑度とに対する係数は、それぞれ1とされている。大腸ポリープについては、中層血管の太さの均一度に対する係数は1とされ、表面構造の均一度に対する係数は0.5とされている。アンギオディスプラジアについては、中層血管の密度に対する係数は1とされている。
第3の指標値選択用テーブル122cは、第3の診断目的と、第3の診断目的で用いる指標値と、指標値ごとの係数とを対応付けて記憶している。例えば、潰瘍性大腸炎の寛解期については、表層血管の複雑度と中層血管の複雑度とに対する係数は、それぞれ1とされている。潰瘍性大腸炎の活動期については、表層血管の複雑度に対する係数は1とされている。
第1〜第3の指標値選択用テーブル122a〜122cに記憶されている対応関係は、例えば操作入力部19の入力操作により適宜更新可能である。また、第1〜第3の指標値選択用テーブル122a〜122cは、新たに対応関係を追加することが可能とされている。
本実施形態では診断目的取得部64により第1〜第3の診断目的のうちのいずれか1つを取得するが、第1の診断目的と第2の診断目的など複数の診断目的を複合した複合目的を取得する場合もある。このような場合に備え、指標値記憶部122に複合目的用のテーブルを設けても良い。複合目的用のテーブルは、複合目的と、複合目的で用いる指標値と、指標値ごとの係数とを対応付けて記憶している。複合目的で用いる指標値は、複合目的を構成する各診断目的で用いる指標値である。複合目的用のテーブルに記憶されている係数は、例えば、複合目的を構成する各診断目的で用いる指標値のうち、重複する数が多い指標値ほど、大きい値に設定される。
構造パラメータ算出部124は、指標値算出部108が算出した指標値を用いて構造パラメータを算出する。具体的には、構造パラメータ算出部124は、診断目的によって定められた係数(重み付け係数)により複数の指標値を重み付けして演算することにより、構造パラメータを算出する。構造パラメータ算出部124は、構造パラメータの算出に際し、指標値記憶部122を参照し、指標値算出部108が算出した指標値と対応付けされた係数を用いる。
構造パラメータは、指標値を総合的に考慮して診断を行う医師の視点を模して、指標値を用いて算出した数値である。構造パラメータは、例えば互いに次元(単位)が異なる指標値を加算等の演算により算出するので、構造パラメータには物理的な意味は無いが、診断の指標として機能する。すなわち、構造パラメータは、物理的な意味がない値であることが指標値との違いである。
例えば、診断目的取得部64により取得された第2の診断目的がバレット食道であった場合、構造パラメータ算出部124は、表層血管の密度と表層血管の複雑度と中層血管の密度と中層血管の複雑度とのそれぞれに1を乗算して加算をすることにより、構造パラメータを算出する。なお、本実施形態では、構造パラメータ算出部124は、複数の指標値を用いて1つの構造パラメータを算出するが、これに限られず、2以上の構造パラメータを算出しても良い。また、構造パラメータの算出方法は任意である。例えば、上記のように複数の指標値の重み付け和を構造パラメータとして算出するだけでなく、加減乗除が混在する演算をして構造パラメータを算出しても良いし、その他の関数を用いて構造パラメータを算出しても良い。さらに、構造パラメータ算出部124は、1つの指標値に重み付け係数を乗算することにより構造パラメータを算出しても良い。
強調画像生成部126は、生成されたベース画像と、算出された構造パラメータとを用いて、第2強調画像としての好適対象観察画像を生成する。強調画像生成部126は、例えば、ベース画像に対して、構造パラメータに基づく情報をオーバーラップ処理することにより、好適対象観察画像を生成する。強調画像生成部126は、本発明の第2の強調画像生成部に対応する。
例えば、図14に示す好適対象観察画像127において、領域128〜130は、構造パラメータに応じて異なる色で表示される。例えば、領域128〜130のうち、領域128は、構造パラメータが最も小さく、青系の色とされている。領域129は、領域128よりも構造パラメータが大きく、黄系の色とされている。領域130は、領域129よりも構造パラメータが大きく、赤系の色とされている。なお、ベース画像に対して、構造パラメータの値そのものを示す情報をオーバーラップさせても良い。これにより、診断目的に好適な構造をより強調することができる。
なお、上記第2実施形態では、プロセッサ装置16に第2画像記憶部としての画像記憶部132(図15参照)を設け、強調画像生成部126が生成した好適対象観察画像を、診断目的取得部64により取得された診断目的と、構造パラメータ算出部124により算出された構造パラメータとの少なくともいずれかと対応付けして記憶させても良い。以下では、診断目的と構造パラメータとに加え、さらに指標値算出部108により算出された指標値を、好適対象観察画像と対応付けして記憶する場合について説明をする。
例えば、診断目的取得部64により取得された第2の診断目的がアンギオディスプラジアであった場合、指標値選択部106により中層血管の密度が指標値として選択され、強調画像生成部126により好適対象観察画像が生成される。画像記憶操作部26が操作されると、画像記憶部132は、図15に示すように、強調画像生成部126が生成した好適対象観察画像を記憶用の画像「P21」として記憶するとともに、この画像P21に対し、診断目的取得部64が取得した診断目的である「アンギオディスプラジア」と、指標値算出部108が算出した中層血管の密度「I21」と、構造パラメータ算出部124が算出した構造パラメータ「C21」とを対応付けて記憶する。
[第3実施形態]
上記第2実施形態では、強調画像生成部126により構造パラメータを用いた強調表示を行っているが、第3実施形態では、構造パラメータを用いて観察対象の粘膜の状態を判定し、この判定結果を用いた強調表示を行う。第3実施形態では、第2実施形態の画像処理部120の代わりに画像処理部140(図16参照)を備える。
図16に示すように、画像処理部140は、画像処理部120の各構成に加え、判定部142をさらに有する。また、画像処理部140は、第2実施形態の強調画像生成部126の代わりに強調画像生成部144を有する。
判定部142は、構造パラメータ算出部124が算出した構造パラメータを用いて観察対象の粘膜の状態を判定する。観察対象の「粘膜の状態」とは、血管と腺管とを含む粘膜全体としての総合的なステータスであり、例えば、「正常」、「腺腫(腺腫の疑いがある)」、または、「がん(がんの疑いがある)」等である。したがって、判定部142は、粘膜の状態を、正常、腺腫、がんの3種類の状態に判定する。
例えば、構造パラメータの算出に用いる係数を、粘膜の状態を正常、腺腫、がんの3種類の状態のいずれかに判定可能なバランスに設定しているとする。この場合において、判定部142は、構造パラメータの数値と閾値とを比較することによって粘膜の状態を判定する。具体的には、構造パラメータが第1閾値以下の場合、判定部142は、観察対象の粘膜の状態を「正常」と判定する。構造パラメータが第1閾値よりも大きく第2閾値以下の場合、判定部142は、観察対象の粘膜の状態を「腺腫」と判定する。構造パラメータが第2閾値よりも大きい場合、判定部142は、観察対象の粘膜の状態を「がん」と判定する。
強調画像生成部144は、生成されたベース画像と、判定部142の判定結果とを用いて、第3強調画像としての好適対象観察画像を生成する。強調画像生成部110は、例えば、ベース画像に対して、判定結果に基づく情報をオーバーラップ処理することにより、好適対象観察画像を生成する。強調画像生成部144は、本発明の第3の強調画像生成部に対応する。
例えば、図17に示す好適対象観察画像146において、領域147は、「腺腫」と判定された領域である。領域148は、「がん」と判定された領域である。領域147と領域148とは異なる色で表示され、例えば、領域147は黄系とされ、領域148は赤系とされる。なお、「正常」と判定された領域は、本実施形態では色付けをしないが、例えば青系等で色付けしても良い。なお、ベース画像に対して、判定結果そのものを示す情報を表示させても良い。このように、構造パラメータを用いて観察対象の粘膜の状態を判定し、この判定結果を表示することによって、より直接的に診断を支援することができる。
なお、上記第3実施形態では、プロセッサ装置16に第3画像記憶部としての画像記憶部150(図18参照)を設け、強調画像生成部144により生成された好適対象観察画像を、診断目的取得部64により取得された診断目的と、判定部142の判定結果との少なくともいずれかと対応付けして記憶させても良い。以下では、診断目的と判定結果とに加え、さらに構造パラメータを、好適対象観察画像と対応付けして記憶する場合について説明をする。
例えば、図18に示すように、診断目的取得部64により取得された第2の診断目的がバレット食道であった場合に強調画像生成部126が生成した好適対象観察画像を記憶用の画像「P31」として記憶するとともに、この画像P31に対し、診断目的取得部64が取得した診断目的である「バレット食道」と、構造パラメータ算出部124が算出した構造パラメータ「C31」と、判定部142の判定結果「がん」とを対応付けて記憶する。
10 内視鏡システム
12 内視鏡
12a 挿入部
12b 操作部
14 光源装置
16 プロセッサ装置
18 表示部
19 操作入力部
21 先端部
22 湾曲部
23 可撓管部
25 アングルノブ
26 画像記憶操作部
27 モード切替部
28 ズーム操作部
30 光源
30a V−LED
30b B−LED
30c G−LED
30d R−LED
30e 光学フィルタ
32 光源制御部
34 ライトガイド
36 照明光学系
38 撮像光学系
40 照明レンズ
42 対物レンズ
44 ズームレンズ
46 撮像センサ
48 CDS/AGC回路
50 A/D変換回路
52 コントローラ
54 DSP
56 ノイズ低減部
58 メモリ
60 画像処理部
62 表示制御部
64 診断目的取得部
66 データ送受信部
72 内視鏡情報管理システム
74 データ記憶部
100 ベース画像生成部
102 構造抽出部
104 指標値記憶部
104a 第1の指標値選択用テーブル
104b 第2の指標値選択用テーブル
104c 第3の指標値選択用テーブル
106 指標値選択部
108 指標値算出部
110 強調画像生成部
112 好適対象観察画像
114 領域
115 表層血管
116 画像記憶部
120 画像処理部
122 指標値記憶部
122a 第1の指標値選択用テーブル
122b 第2の指標値選択用テーブル
122c 第3の指標値選択用テーブル
124 構造パラメータ算出部
126 強調画像生成部
127 好適対象観察画像
128 領域
129 領域
130 領域
132 画像記憶部
140 画像処理部
142 判定部
144 強調画像生成部
146 好適対象観察画像
147 領域
148 領域
150 画像記憶部

Claims (12)

  1. 内視鏡によって観察対象を撮像して得た内視鏡画像を取得する画像取得部と、
    診断目的を取得する診断目的取得部と、
    前記観察対象の構造に関する複数の指標値と前記診断目的との対応関係を記憶した指標値記憶部と、
    前記指標値記憶部を参照して、取得された前記診断目的で用いる指標値を選択する指標値選択部と、
    前記内視鏡画像を用いて、選択された前記指標値を算出する指標値算出部と、
    前記診断目的によって定められた重み付け係数により複数の前記指標値を重み付けして演算することにより、前記構造の構造パラメータを算出する構造パラメータ算出部と、
    を備えるプロセッサ装置。
  2. 前記診断目的には、スクリーニングと精査とを含む第1の診断目的と、疾患の種類に関する第2の診断目的と、病期ステージに関する第3の診断目的とが含まれ、
    前記指標値選択部は、前記第1から第3の診断目的のうちのいずれか1つの診断目的に従って前記指標値を選択する請求項1に記載のプロセッサ装置。
  3. 前記内視鏡画像と、算出された前記指標値とを用いて、前記構造を強調した第1強調画像を生成する第1の強調画像生成部を備える請求項1または2に記載のプロセッサ装置。
  4. 前記第1強調画像を、取得された前記診断目的と算出された前記指標値との少なくともいずれかと対応付けして記憶する第1画像記憶部を備える請求項3に記載のプロセッサ装置。
  5. 前記内視鏡画像と、算出された前記構造パラメータとを用いて、前記構造を強調した第2強調画像を生成する第2の強調画像生成部を備える請求項1に記載のプロセッサ装置。
  6. 前記第2強調画像を、取得された前記診断目的と算出された前記構造パラメータとの少なくともいずれかと対応付けして記憶する第2画像記憶部を備える請求項5に記載のプロセッサ装置。
  7. 前記構造パラメータを用いて、前記観察対象の粘膜の状態を判定する判定部を備える請求項5または6に記載のプロセッサ装置。
  8. 前記内視鏡画像と、前記判定の結果とを用いて、前記構造を強調した第3強調画像を生成する第3の強調画像生成部を備える請求項7に記載のプロセッサ装置。
  9. 前記第3強調画像を、取得された前記診断目的と前記判定の結果との少なくともいずれかと対応付けして記憶する第3画像記憶部を備える請求項8に記載のプロセッサ装置。
  10. 前記診断目的を含む内視鏡情報管理データを記憶したデータ記憶部を有する内視鏡情報管理システムとネットワークを介して相互に通信可能に接続されており、
    前記診断目的取得部は、前記ネットワークを介して前記内視鏡情報管理データを受信し、前記診断目的を、受信した前記内視鏡情報管理データから抽出することにより取得する請求項1から9のいずれか1項に記載のプロセッサ装置。
  11. 前記診断目的を入力する診断目的入力部を備え、
    前記診断目的取得部は、前記診断目的入力部により入力された前記診断目的を取得する請求項1から10のいずれか1項に記載のプロセッサ装置。
  12. 照明光を発する光源と、
    前記照明光により照明中の観察対象を内視鏡によって撮像して得た内視鏡画像を取得する画像取得部と、
    前記内視鏡画像を用いて、前記観察対象の構造を抽出した構造抽出画像を生成する構造抽出部と、
    診断目的を取得する診断目的取得部と、
    前記観察対象の構造に関する複数の指標値と前記診断目的との対応関係を記憶した指標値記憶部と、
    前記指標値記憶部を参照して、取得された前記診断目的で用いる指標値を選択する指標値選択部と、
    前記構造抽出画像を用いて、選択された前記指標値を算出する指標値算出部と、
    前記診断目的によって定められた重み付け係数により複数の前記指標値を重み付けして演算することにより、前記構造の構造パラメータを算出する構造パラメータ算出部と、
    前記内視鏡画像と、算出された前記指標値とを用いて、前記構造を強調した第1強調画像を生成する第1の強調画像生成部と、
    前記第1強調画像を表示する表示部と、
    を備える内視鏡システム。
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