JP7211971B2 - 電子内視鏡システム - Google Patents
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Description
前記電子内視鏡に設けられ、前記照明光で照明された前記生体組織を撮像するように構成された撮像素子と、
前記プロセッサに設けられ、前記撮像素子で撮像された前記生体組織の撮像画像が、前記撮像画像の画素における異なる画像色成分の値同士の比率を用いた判定条件を満足するか否かにより、前記照明光の照明窓に血液が付着した可能性があるか否かを、判定するように構成された判定部と、前記判定の結果に応じて、前記複数の光のうち、前記血液の吸光率が他の光に比べて高い波長帯域を持つ光を光量制御対象光として前記光量制御対象光の光量の、前記照明光全体の光量に対する光量の相対比が低下するように前記光源部を制御するように構成された光量変更部と、を備える制御部と、を備える。
前記判定条件に用いる前記比率は、前記撮像素子の感度波長帯域の中で前記血液の光反射率が最も高い波長を含む前記撮像画像の注目画像色成分の値に対する、前記注目画像色成分以外の画像色成分の値の比率であり、
前記判定条件は、前記撮像画像内において、前記比率が所定の閾値より小さい画素数が、許容限界値として予め定めた数より大きいか否かの条件を含む、ことが好ましい。
また、前記撮像素子は、前記生体組織を時系列で撮像するように構成され、
前記判定条件は、前記撮像画像において、前記比率の時間変化が所定の範囲を超えて大きくなった画素数が、許容限界値として予め定めた数より大きいか否かの条件を含む、ことが好ましい。
また、前記撮像素子は、前記生体組織を時系列で撮像するように構成され、
前記判定条件は、前記撮像画像において、前記比率が所定の閾値より小さい画素数が、予め定めた数より大きい状態が続く継続時間が、許容限界値として予め定めた時間より長いか否かの条件を含む、ことが好ましい。
また、前記撮像素子は、前記生体組織を時系列で撮像するように構成され、
前記判定条件は、前記撮像画像において、前記比率の時間変化が所定の範囲を超えて大きくなった画素数が、予め定めた数より大きい状態が続く継続時間が許容限界値として予め定めた時間より長いか否かの条件を含む、ことが好ましい。
前記判定部は、前記光量制御対象光の変更後の光量に応じて、前記判定条件で用いる前記許容限界値を変更するために、前記光量と前記許容限界値とを対応させた参照テーブルを備える、ことが好ましい。
図1は、一実施形態である電子内視鏡システム1の外観斜視図であり、図2は、電子内視鏡システム1の構成を示すブロック図である。図1に示す電子内視鏡システム1は、医療用に特化されたシステムであり、電子内視鏡(以降、電子スコープという)100、プロセッサ200、光源装置300、モニタ400、を主に備える。電子スコープ100、光源装置300、及びモニタ400は、それぞれプロセッサ200に接続される。なお、光源装置300とプロセッサ200とは別体で構成されているが、光源装置300はプロセッサ200内に一体的に設けられて構成されてもよい。
タイミングコントローラ22は、各部の動作のタイミングを調整するクロックパルスを電子内視鏡システム1内の各回路に出力する。
光源駆動回路340は、システムコントローラ21の制御信号に従って、光源ユニット312~315が制御された光強度で駆動するための駆動電流を生成し、各光源ユニットに送る。
コリメートレンズ322~325は、各光源ユニット312~315のぞれぞれの前面の、出射光の光路上に配置され、出射光を平行光にする。
なお、光源部310は、図3に示すように、光学素子333~335が直列に並んだ構成であるが、この構成に限定されない。4つの光源ユニット312~315から射出される光が1つの照明光になるように合成される限りにおいて、光源ユニット312~315及び光学素子333~335の配置等の構成は、特に限定されない。
このように、照明光は、複数の光を光成分として合成した合成光である。
電子スコープ100の、操作部52の先端側の部分は、人体内部に挿入するために可撓性を有する挿入部54となっている。挿入部54の先端近傍には、挿入部54の基端に連結された屈曲部60が設けられ、屈曲部60は、操作部52における遠隔操作に応じて屈曲する。屈曲部60の屈曲機構は、一般的な内視鏡に組み込まれている周知の機構である。屈曲構造は、操作部52に設けられた湾曲操作ノブの回転操作に連動した操作ワイヤの牽引によって屈曲部60を屈曲させるものである。屈曲部60の先端には、固体撮像素子14を備えた先端部56が設けられている。
先端部56には、図2に示されるように、LCB11の照明光出射端の前方に配光レンズが設けられ、配光レンズの生体組織側の前面は照明光を出射する照明窓12となっている。また、先端部56には、生体組織の像を結像する対物レンズが設けられ、対物レンズの生体組織側の前面は、生体組織の像の光を受け入れる観察窓13となっている。さらに、先端部56には、結像した像を受光する固体撮像素子14、及び固体撮像素子14から出力した画像信号を増幅する図示されないアンプ等が設けられている。
なお、光源装置300の光源部310は、コンパクトな構成である場合、電子スコープ100の先端部56に内臓されてもよい。この場合、照明光を光源部310から先端部56に導光するLCB11及び集光レンズ350は不要である。
また、図4に示す先端面57に代えて、送気送水ポート64が、空気を吐出する送気ポートと水を吐出する送水ポートとが別べつに設けられてもよい。
一方、図6に一例として示す擬似白色光では、紫色の光Lvの光強度は、上記特殊光における紫色の光Lvの光強度に比べて低く、その代わり、青色の光Lbの光強度が高く、上記特殊光における青色の光Lbの光強度に比べて高くなっている。図6に示すスペクトル波形の光は、固体撮像素子14が、固体撮像素子14に設けられる色フィルタを透過した光を受光したときに得られる赤色、緑色、及び青色の信号レベルが略同一になるように、各光の光強度が調整されている。
このような特殊光あるいは擬似白色光は、光源ユニット312~315の射出する光の単位時間あたりの光量を調整することにより変更することができる。単位時間あたりの光量の調整は、例えば、光強度の調整、あるいは、照明光がパルス点灯の場合は、照射時間の調整により行われる。
例えば、電子内視鏡システム1を用いて、体腔内の血管が集中する腫瘍部分の位置を見つけ出して観察して処置具を用いて腫瘍部分を処置するとき、特殊光を照明光とする特殊観察モードが用いられる。特殊観察モードでは、生体組織の正常部と病変部(腫瘍部分)を区別できる特殊光を照明光とする。このとき、生体組織を例えば切除等の処置をするので血液が体腔内に流出して先端部56の先端面57に付着し易い。先端面57の観察窓13に付着した血液は、撮像画像に反映されるため、血液の付着の有無の判断は可能である。観察窓13に血液が付着していることが確認されると、直ぐに送気送水ポート64から水や空気等の流体を吐出させて表面を洗浄し血液を取り除くことができる。しかし、照明窓12に血液が付着した場合、血液の付着は確認され難いため、血液が照明窓12の表面で凝固し凝着するまで放置される場合がある。一旦、血液が凝着すると、送気送水ポート64から水や空気等の流体を吐出させて照明窓12の表面を洗浄しても、凝着した血液を取り除くことはできない。特に、特殊観察モードで用いる特殊光は、血液の吸光が最も高い波長帯域を有する紫色の光Lvの光強度を擬似白色光における紫色の光Lvの光強度を高くしている場合が多いので、照明窓12に付着した血液は、紫色の光Lvを吸収して、観察窓13に付着した血液よりも早期に凝固し易い。このため、照明窓12に付着する可能性が高い場合、照明窓12に血液が付着した可能性が高いことを早期に判定して、照明窓12の表面を洗浄することが好ましい。
図7に示すように、システムコントローラ(制御部)21は、電子内視鏡システム1の各部分の動作を制御管理する制御信号を生成し各部分に送信するシステム動作制御部21Aの他に、判定部21B及び光量変更部21Cを備える。
このような比率を用いて、撮像画像の画像色成分が判定条件を満足するか否かを判定部21Bは判定する。判定条件は、例えば、撮像画像内に、Db/DrあるいはDg/Drの値が閾値以下となる画素数が多い場合、すなわち、撮像画像中に血液の像が多い場合、被写体である生体組織上に血液が流出して、照明窓12に血液が付着した可能性が高い、と判定するための条件である。このような判定条件については後述する。
図9は、血液の吸光率のスペクトル波形を示す図である。図9に示すように、410~420nmの範囲、特に415nmで血液の吸光率が最大になる。このため、光強度を低下する光量制御対象光は、光源ユニット315が出射する紫色の光Lvとなる。
また、一実施形態によれば、光量制御対象光は、例えば、体腔内物質の吸光率が所定値よりも高い光成分であることが好ましく、より好ましくは、吸光率が最大となる光成分である。言い換えると、光量制御対象光の波長は、体腔内物質の吸光率が最大となる波長を含むことが好ましい。
なお、光量変更部21Cは、光強度の低下に代えて、照明光全体の光量に対する光量制御対象光の光量の相対比の低下を行ってもよい。
この場合、条件A、あるいは条件B、あるいは条件A及び条件Bにおける画素数が予め定めた数より大きい場合、光量変更部21Cは、光量制御対象光の光量を低くするように光源装置300を制御することも好ましい。
一実施形態によれば、条件A、Bを満足し、かつ条件C,Dを満足する場合、光量制御部21Bは、光量制御対象光の光量を低くするように光源装置300を制御することが好ましい。
自動光量調整部21Eは、光源装置300の射出する現在の照明光Lの光量の情報を、自動光量調整部21Eが光源駆動回路340に送る制御信号から取得することができる。
さらに、他の一実施形態では、図11に示すシステムコントローラ21に、図10に示す流体動作制御部21Dを設けてもよい。この場合、判定部21Bが、照明光における増加した照明光全体の光量が予め定めた量を超えたか否かを判定する前に、流体動作制御部21Dが送気送水ポート64から空気や水(流体)を吐出させる動作の制御を行うことが好ましい。判定部21Bにおける照明光の光量の判定の前に照明窓12を洗浄するので、洗浄した照明窓12を判定の対象とすることができる。
これにより、光量制御対象光の光量を低下させた場合でも、モニタ400に表示される撮像画像の色バランスは、光量の変更の前後で維持され、術者は、生体組織の撮像画像をストレス無く観察することができる。
この場合、照明窓12に血液が付着した可能性がある旨の情報の報知から所定時間が経過した後、例えば、10秒経過後、光量変更部21Cは、光量制御対象光の光量の変更を行うことが好ましい。術者に対して情報を送信して事前に報知することで、術者は撮像画像の色変化が生じるかもしれない心構えができ、安定した観察、診断、あるいは処置を続けることができる。
照明窓12の洗浄により、血液が取り除かれた場合、例えば、撮像画像の輝度成分の平均値が回復した場合、光量制御対象光の光強度を元の光強度に戻してもよい。
なお、光量変更部21Cは、上述したように、判定部21Bにより判定した結果に応じて、体腔内物質の吸光が低減するように、体腔内物質の吸光率に応じて照明光の少なくとも1つの光成分を光量制御対象光として光量を変更するように構成される。具体的には、体腔内物質の吸光率の高い光の光量が低下するように構成される。しかし、光量制御対象光は、吸光率が低い光の光量を大きくしてもよい。
11 LCB(Light Carrying Bundle)
12 照明窓
13 観察窓
14 固体撮像素子
15 ドライバ信号処理回路
21 システムコントローラ
21A システム動作制御部
21B 判定部
21C 光量変更部
21D 流体動作制御部
21E 自動光量調整部
21F 報知制御部
22 タイミングコントローラ
23,16 メモリ
24 操作パネル
26 前段信号処理回路
27 画像メモリ
28 後段信号処理回路
50 コネクタ部
51 ケーブル
52 操作部
54 挿入部
56 先端部
57 先端面
58 可撓管
60 屈曲部
62 処置具用開口
64 送気送水ポート
70 流体送出機構
100 電子スコープ
200 プロセッサ
300 光源装置
310 光源部
312,313,314,315 光源ユニット
322,323,324,325 コリメートレンズ
333,334,335 光学素子
340 光源駆動回路
350 集光レンズ
Claims (5)
- 体腔内の生体組織を撮像するように構成された電子内視鏡及びプロセッサを備える電子内視鏡システムであって、
波長帯域の異なる複数の光を1つに合成した照明光を出射するように構成された光源部と、
前記電子内視鏡に設けられ、前記照明光で照明された前記生体組織を撮像するように構成された撮像素子と、
前記プロセッサに設けられ、前記撮像素子で撮像された前記生体組織の撮像画像が、前記撮像画像の画素における異なる画像色成分の値同士の比率を用いた判定条件を満足するか否かにより、前記照明光の照明窓に血液が付着した可能性があるか否かを、判定するように構成された判定部と、前記判定の結果に応じて、前記複数の光のうち、前記血液の吸光率が他の光に比べて高い波長帯域を持つ光を光量制御対象光として前記光量制御対象光の光量の、前記照明光全体の光量に対する光量の相対比が低下するように前記光源部を制御するように構成された光量変更部と、を備える制御部と、を備え、
前記判定は、前記撮像素子で撮像された撮像画像が、前記血液の像を含む撮像画像であるか否かを前記比率によって行う判定であり、
前記判定条件に用いる前記比率は、前記撮像素子の感度波長帯域の中で前記血液の光反射率が最も高い波長を含む前記撮像画像の注目画像色成分の値に対する、前記注目画像色成分以外の画像色成分の値の比率であり、
前記判定条件は、前記撮像画像内において、前記比率が所定の閾値より小さい画素数が、許容限界値として予め定めた数より大きいか否かの条件を含む、電子内視鏡システム。 - 体腔内の生体組織を撮像するように構成された電子内視鏡及びプロセッサを備える電子内視鏡システムであって、
波長帯域の異なる複数の光を1つに合成した照明光を出射するように構成された光源部と、
前記電子内視鏡に設けられ、前記照明光で照明された前記生体組織を撮像するように構成された撮像素子と、
前記プロセッサに設けられ、前記撮像素子で撮像された前記生体組織の撮像画像が、前記撮像画像の画素における異なる画像色成分の値同士の比率を用いた判定条件を満足するか否かにより、前記照明光の照明窓に血液が付着した可能性があるか否かを、判定するように構成された判定部と、前記判定の結果に応じて、前記複数の光のうち、前記血液の吸光率が他の光に比べて高い波長帯域を持つ光を光量制御対象光として前記光量制御対象光の光量の、前記照明光全体の光量に対する光量の相対比が低下するように前記光源部を制御するように構成された光量変更部と、を備える制御部と、を備え、
前記判定は、前記撮像素子で撮像された撮像画像が、前記血液の像を含む撮像画像であるか否かを前記比率によって行う判定であり、
前記判定条件に用いる前記比率は、前記撮像素子の感度波長帯域の中で前記血液の光反射率が最も高い波長を含む前記撮像画像の注目画像色成分の値に対する、前記注目画像色成分以外の画像色成分の値の比率であり、
前記撮像素子は、前記生体組織を時系列で撮像するように構成され、
前記判定条件は、前記撮像画像において、前記比率の時間変化が所定の範囲を超えて大きくなった画素数が、許容限界値として予め定めた数より大きいか否かの条件を含む、電子内視鏡システム。 - 体腔内の生体組織を撮像するように構成された電子内視鏡及びプロセッサを備える電子内視鏡システムであって、
波長帯域の異なる複数の光を1つに合成した照明光を出射するように構成された光源部と、
前記電子内視鏡に設けられ、前記照明光で照明された前記生体組織を撮像するように構成された撮像素子と、
前記プロセッサに設けられ、前記撮像素子で撮像された前記生体組織の撮像画像が、前記撮像画像の画素における異なる画像色成分の値同士の比率を用いた判定条件を満足するか否かにより、前記照明光の照明窓に血液が付着した可能性があるか否かを、判定するように構成された判定部と、前記判定の結果に応じて、前記複数の光のうち、前記血液の吸光率が他の光に比べて高い波長帯域を持つ光を光量制御対象光として前記光量制御対象光の光量の、前記照明光全体の光量に対する光量の相対比が低下するように前記光源部を制御するように構成された光量変更部と、を備える制御部と、を備え、
前記判定は、前記撮像素子で撮像された撮像画像が、前記血液の像を含む撮像画像であるか否かを前記比率によって行う判定であり、
前記判定条件に用いる前記比率は、前記撮像素子の感度波長帯域の中で前記血液の光反射率が最も高い波長を含む前記撮像画像の注目画像色成分の値に対する、前記注目画像色成分以外の画像色成分の値の比率であり、
前記撮像素子は、前記生体組織を時系列で撮像するように構成され、
前記判定条件は、前記撮像画像において、前記比率が所定の閾値より小さい画素数が、予め定めた数より大きい状態が続く継続時間が、許容限界値として予め定めた時間より長いか否かの条件を含む、電子内視鏡システム。 - 体腔内の生体組織を撮像するように構成された電子内視鏡及びプロセッサを備える電子内視鏡システムであって、
波長帯域の異なる複数の光を1つに合成した照明光を出射するように構成された光源部と、
前記電子内視鏡に設けられ、前記照明光で照明された前記生体組織を撮像するように構成された撮像素子と、
前記プロセッサに設けられ、前記撮像素子で撮像された前記生体組織の撮像画像が、前記撮像画像の画素における異なる画像色成分の値同士の比率を用いた判定条件を満足するか否かにより、前記照明光の照明窓に血液が付着した可能性があるか否かを、判定するように構成された判定部と、前記判定の結果に応じて、前記複数の光のうち、前記血液の吸光率が他の光に比べて高い波長帯域を持つ光を光量制御対象光として前記光量制御対象光の光量の、前記照明光全体の光量に対する光量の相対比が低下するように前記光源部を制御するように構成された光量変更部と、を備える制御部と、を備え、
前記判定は、前記撮像素子で撮像された撮像画像が、前記血液の像を含む撮像画像であるか否かを前記比率によって行う判定であり、
前記判定条件に用いる前記比率は、前記撮像素子の感度波長帯域の中で前記血液の光反射率が最も高い波長を含む前記撮像画像の注目画像色成分の値に対する、前記注目画像色成分以外の画像色成分の値の比率であり、
前記撮像素子は、前記生体組織を時系列で撮像するように構成され、
前記判定条件は、前記撮像画像において、前記比率の時間変化が所定の範囲を超えて大きくなった画素数が、予め定めた数より大きい状態が続く継続時間が許容限界値として予め定めた時間より長いか否かの条件を含む、電子内視鏡システム。 - 前記光量変更部は、前記光量制御対象光の光量を複数の光量レベルに分けて順次段階的に変更し、
前記判定部は、前記光量制御対象光の変更後の光量に応じて、前記判定条件で用いる前記許容限界値を変更するために、前記光量と前記許容限界値とを対応させた参照テーブルを備える、請求項1~4のいずれか1項に記載の電子内視鏡システム。
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