JP6884356B2 - 観察装置、観察システム、データ処理装置及びプログラム - Google Patents
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Description
図1Aは、第1の実施の形態による観察技術の一例として示す観察システム(生体評価システム)100の一構成例を示す機能ブロック図である。例えば、図1Aに示す観察システム(生体評価システム)100は、観察装置(生体評価装置)Aと、該観察装置Aとデータ通信可能に接続された表示部7とを備えている。例えば、観察装置(生体評価装置)Aは、生物組織(生体組織等)のサンプル(観察対象)において体液等を強調する(又は特定する)データを生成するデータ生成部3と、生物組織(生体組織)又はその一部からなる組織11を有するプレート(又はディッシュ)が配置されるステージ10と、例えばプレートやステージ10などに設置された生物組織(生体組織)又はその一部からなる組織11に対して赤外光(例、800nmから1600nmの波長帯、950nmから2000nm、又は800nmから2400nmの波長帯から選択される所定波長の光など)などの観察光を照射するための光源部17と、観察対象の組織11を撮像する例えばCCDカメラなどの撮像部(検出部、センサ部)15と、を備える。
次に、第2の実施形態について説明する。図8は、本実施の形態による組織の観察技術の原理を例示的に示す図である。
1)図9A:(矢印が胆汁領域を示す。以下同様である)。
胆汁滴下後のデータ: 赤外光の波長1070nmの第1データを波長1450nmの第2データで除算したデータである。
胆汁滴下前のデータ: 赤外光の波長1070nmの第1データを波長1450nmの第2データで除算したデータである。
胆汁滴下後のデータ: 赤外光の波長1070nmの第1データを波長1450nmの第2データで除算したデータである。
胆汁滴下前のデータ: 赤外光の波長1070nmの第1データを波長1450nmの第2データで除算したデータである。
胆汁滴下後のデータ: 赤外光の波長1070nmの第1データを波長1450nmの第2データで減算したデータである。
胆汁滴下前のデータ: 赤外光の波長1070nmの第1データを波長1450nmの第2データで減算したデータである。
胆汁滴下後のデータ: 赤外光の波長1070nmの第1データを波長1450nmの第2データで減算したデータである。
胆汁滴下前のデータ: 赤外光の波長1070nmの第1データを波長1450nmの第2データで減算したデータである。
本実施形態では、上記の処理(第2の実施形態)に加えて、観察装置Bは、複数の体液データを演算処理して得られる画像データに基づいて、ライブ表示用のデータを生成する。例えば、患者の手術中において、観察装置Bは、T時間経過前とT時間経過後との体液データを所定時間間隔あるいは任意の時間間隔で求めておき、両者に基づいて体液(例、胆汁、血液など)を強調することができる。
まず、本実施形態における第1の生成処理例について説明する。第1の生成処理例においては、ライブ表示用データ生成部3−6は、例えば、第1のタイミング(例、図12のタイミングT0からT6までのうちの1つ又は複数)で撮影した第1画像(体液データ)と前記第1のタイミングとは異なるタイミング(例、図12のタイミングT0からT6までのうちの1つ又は複数)で撮影した第2画像(体液データ)との差分データに基づいて、ライブ表示用のデータを生成する。なお、ライブ表示用のデータ生成処理においては、上記差分データの代わりに除算データを用いてもよい。
[数1]
Cn=Bn+1−B1 (1)
次に、本実施形態における第2の生成処理例について説明する。第2の生成処理例においては、ライブ表示用データ生成部3−6は、第1のタイミング(例、T11のタイミング)で得られる第1体液データと第1のタイミングから所定時間Δt経過後のタイミング(例、T12のタイミング、T13のタイミングなど)で得られる第2体液データとの差分データを求め、時間の経過に沿って前記差分データを逐次積分した積分値に基づいて、ライブ表示用のデータを演算して生成する。なお、ライブ表示用のデータ生成は、上記差分データの代わりに除算データを用いてもよい。
以上のように、第1及び第2の生成処理例では、ライブ表示用データ生成部3−6は、体液以外の部分(ノイズ領域)32−nを除去するために、異なるタイミングで生成した体液データBn同士の差分をとり、ノイズ領域32−nをキャンセル(除去、非表示)するようにしている。しかしながら、例えば、一方のタイミングで臓器(組織)の相対的な位置が大きく変動してしまうと、その変動に伴ってノイズ領域の位置も変動してしまうため、体液データBn同士の差分(あるいは除算)をとってもデータ(画像)上におけるノイズ領域32−nの位置が一致せず、ノイズ領域32−nを除去することができない場合がある。
1)ノイズ領域除去部6bは、事前に臓器(組織)の表面に付しておいたマーカー(例えば、二次元パターンや反射マーカー等)を光学センサで認識し、そのマーカーの位置を追尾することによって臓器の画面内での時間的な移動量(変動量)を算出する。そして、ノイズ領域除去部6bは、臓器の移動前あるいは移動後の体液データを臓器の移動量に基づいて画像の平面内でシフトさせることで、差分を求める体液データのノイズ領域の位置を一致させ、ノイズ領域を除去する。
ライブ表示用データ生成部3−6は、組織における体液の漏出源を推定して漏出源の位置を特定する流出源解析部3−6aを備える。
上記の処理(第2の実施の形態)では、観察装置Aは、T時間経過前とT時間経過後とのデータ(体液データ)を所定時間間隔あるいは任意の時間間隔で求めておき、両者を比較することにより体液を強調することができる。T時間経過後としては、例えば、観察者が、体液が流出したことを目視したタイミングとしても良い。
次に、観察装置A及び観察システム100を用いた別の実施形態について説明する。例えば、体液は水を主成分とするため、上記において説明したように、本実施形態における観察システム100は、水の特徴的な波長である第1の赤外線波長領域内の波長1070nm±50nm(光の吸収率小)と第2の赤外線波長領域内の波長1450nm±50nm(光の吸収率大)とを用いて両者の差分や除算等の比較(演算)をすることで組織表面における体液を強調表示することができる。
1)図20A:
血液滴下後のデータ: 赤外光の波長1260nmの第1データを波長1450nmの第2データで除算したデータである。
血液滴下前のデータ: 赤外光の波長1260nmの第1データを波長1450nmの第2データで除算したデータである。
血液滴下後のデータ: 赤外光の波長1260nmの第1データを波長1450nmの第2データで除算したデータである。
血液滴下後のデータ: 赤外光の波長1260nmの第1データを波長1450nmの第2データで除算したデータである。
血液滴下後のデータ: 赤外光の波長1260nmの第1データを波長1450nmの第2データで減算したデータである。
血液滴下前のデータ: 赤外光の波長1260nmの第1データを波長1450nmの第2データで減算したデータである。
血液滴下後のデータ: 赤外光の波長1260nmの第1データを波長1450nmの第2データで減算したデータである。
血液滴下前のデータ: 赤外光の波長1260nmの第1データを波長1450nmの第2データで減算したデータである。
次に、第6の実施の形態について説明する。本実施の形態による観察装置は、上記の第1から第5までの各実施の形態による体液分布の観察技術を利用して、生物表面(例、生体表面)に流出した体液からの正反射光や、体液自体がもつスペクトル特性に影響を受けることなく、生物表面(例、生体表面)を明瞭に観察することができる観察技術に関するものである。
第7の実施の形態では、第6の実施の形態において説明した技術を利用しやすくするために、図1A、図21に示す構成において、以下の構成を設けている。
Claims (18)
- 生物の組織を観察する観察装置であって、
950nmから1120nmの間の第1波長の第1赤外光を前記組織に照射して得られる、水に対する吸収又は透過を示す第1のデータと、水に対する吸収率又は透過率が前記第1赤外光より大きく、前記第1波長の波長よりも長く、かつ、1250nmから1600nmの間の波長である第2波長の第2赤外光を前記組織に照射して得られる、水に対する吸収又は透過を示す第2のデータとを生成する生成部と、
前記第1のデータを前記第2のデータで除算する又は減算する処理によって得られた前記組織の表面に流出した胆汁の存在を示す体液データをもとに前記胆汁を強調する強調画像を生成する比較演算部と、
複数の前記体液データを演算処理して得られる画像データに基づいて、ライブ表示用のデータを生成するライブ表示用データ生成部と、を備え、
前記ライブ表示用データ生成部は、
前記体液データのうち、第1のタイミングにおける第1の体液データと前記第1のタイミングとは異なる第2のタイミングにおける第2の体液データとを演算処理して得られる画像データに基づいて、前記ライブ表示用のデータを生成する
観察装置。 - 前記第2波長は、1250nmから1400nmの間の波長である、請求項1に記載の観察装置。
- 前記体液データの変化を検出するデータ変化検出部を備える、請求項1又は2に記載の観察装置。
- 前記体液データをリアルタイムに生成するリアルタイム比較データ生成部を備える、請求項1から3のいずれか一項に記載の観察装置。
- 前記リアルタイム比較データ生成部は、所定時間の前に生成した前記体液データを前記所定時間の後に生成した前記体液データで除算処理又は減算処理を行う、請求項4に記載の観察装置。
- 前記第1の体液データを基準データとして記憶するデータ記憶部を備え、
前記ライブ表示用データ生成部は、
前記第2のタイミングを変化させて逐次生成する前記体液データと前記基準データとを演算処理して得られる画像データに基づいて、前記ライブ表示用のデータを生成する、請求項1から5のいずれか一項に記載の観察装置。 - 前記ライブ表示用データ生成部は、
第1のタイミングで得られる前記第1の体液データと前記第1のタイミングの後の第2のタイミングで得られる前記第2の体液データとの第1の差分データと、前記第2の体液データと前記第2のタイミングの後の第3のタイミングで得られる第3の体液データとの第2の差分データと、を加算した積分値をライブ表示用のデータとして演算する、請求項1から6のいずれか一項に記載の観察装置。 - 前記体液データに基づく表示領域以外のノイズ領域を非表示にするノイズ領域除去部を備える、請求項1から7のいずれか一項に記載の観察装置。
- 前記ライブ表示用データ生成部により得られたデータに基づいてライブ動画表示を行う表示部を備える請求項1から7のいずれか一項に記載の観察装置。
- 前記ライブ表示用データ生成部により得られたデータを用いて体液の漏出源を推定する解析部を備える請求項1から7のいずれか一項に記載の観察装置。
- 前記第1赤外光と前記第2赤外光とを前記組織に照射する照射部と、
前記照射部により光を照射された前記組織からの光を検出する検出部と、を備え、
前記検出部は検出した検出結果を前記生成部へ送信する、請求項1から10のいずれか一項に記載の観察装置。 - 前記照射部から前記組織に照射される光の光路上に配置される第1の偏光部と、
前記第1の偏光部の偏光角に対して位相差を有し、前記組織から前記検出部に入射する光の光路上に配置される第2の偏光部と、を備え、
前記第2の偏光部が配置された第1状態と、前記第2の偏光部が配置されていない第2状態とに切換可能に構成されている、請求項11に記載の観察装置。 - 前記第1のデータおよび前記第2のデータは、前記第2状態において生成される、請求項12に記載の観察装置。
- 前記第2状態は、前記第1の偏光部と前記第2の偏光部との偏光角の位相差が0度である、請求項12又は13に記載の観察装置。
- 前記第1の偏光部は、前記組織に照射される光がs偏光となるように偏光角が設定されている、請求項12から14のいずれか一項に記載の観察装置。
- 請求項1から15のいずれか一項に記載の観察装置と、
生成した前記体液データを表示する表示部と
を備える観察システム。 - 生物の組織を観察する観察装置に用いられるプログラムであって、
950nmから1120nmの間の第1波長の第1赤外光を前記組織に照射して得られる、水に対する吸収又は透過を示す第1のデータと、水に対する吸収率又は透過率が前記第1赤外光と異なるより大きく前記第1波長の波長よりも長く、かつ、1250nmから1600nmの間の波長である第2波長の第2赤外光を前記組織に照射して得られる、水に対する吸収又は透過を示す第2のデータとを生成する生成ステップと、
前記第1のデータを前記第2のデータで除算する又は減算する処理によって得られた前記組織の表面に流出した胆汁の存在を示す体液データをもとに前記胆汁を強調する強調画像を生成する比較演算ステップと、
複数の前記体液データを演算処理して得られる画像データに基づいて、ライブ表示用のデータを生成するステップであって、前記体液データのうち、第1のタイミングにおける第1の体液データと前記第1のタイミングとは異なる第2のタイミングにおける第2の体液データとを演算処理して得られる画像データに基づいて、前記ライブ表示用のデータを生成するライブ表示用データ生成ステップと
をコンピュータに実行させるためのプログラム。 - 生物の組織に関するデータを処理するデータ処理装置であって、
950nmから1120nmの間の第1波長の第1赤外光を前記組織に照射して得られる、水に対する吸収又は透過を示す第1のデータと、水に対する吸収率又は透過率が前記第1赤外光と異なるより大きく前記第1波長の波長よりも長く、かつ、1250nmから1600nmの間の波長である第2波長の第2赤外光を前記組織に照射して得られる、水に対する吸収又は透過を示す第2のデータとを生成する生成部と、
前記第1のデータを前記第2のデータで除算する又は減算する処理によって得られた前記組織の表面に流出した胆汁の存在を示す体液データをもとに前記胆汁を強調する強調画像を生成する比較演算部と、
複数の前記体液データを演算処理して得られる画像データに基づいて、ライブ表示用のデータを生成するライブ表示用データ生成部であって、前記体液データのうち、第1のタイミングにおける第1の体液データと前記第1のタイミングとは異なる第2のタイミングにおける第2の体液データとを演算処理して得られる画像データに基づいて、前記ライブ表示用のデータを生成するライブ表示用データ生成部と
を備えるデータ処理装置。
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