JP7301595B2 - 内視鏡システム、プロセッサ装置、及び内視鏡システムの作動方法 - Google Patents

内視鏡システム、プロセッサ装置、及び内視鏡システムの作動方法 Download PDF

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Description

本発明は、癌などの腫瘍部の切除手術中又はその手術後処理に用いられる内視鏡システム、プロセッサ装置、及び内視鏡システムの作動方法に関する。
近年、腹腔鏡を用いて手術を行う腹腔鏡手術が注目されている。例えば、腹腔鏡を用いた大腸癌切除術の場合であれば、患者の腹に刺しこまれたトラカールを介して、腹腔鏡及び手術用処置具を腹腔内に挿入する。そして、二酸化炭素からなる気腹ガスで腹腔内を膨らませ、腹腔内の画像をモニタに表示する。そして、術者は、モニタに表示された腹腔内の画像を観察しながら、大腸のうち原発巣が生じた部分を切除する。この原発巣の切除により切り離された大腸は、自動縫合器などによって縫合される。
手術後は、通常であれば、縫合後の正常な創癒合の過程において、縫合してから２～３日の後に組織中の繊維芽細胞の活性化が起こり、およそ７日前後で癒合が完成する。しかしながら、この組織間の癒合中に幾つかの因子によって癒合が阻害されると、組織間が十分な癒合を起こさず、縫合部位の一部又は全体が解離してしまう縫合不全が起こり得る。
大腸癌切除後の腸管吻合等の外科手術において、術後の縫合不全を防止するために、できるだけ血流のある部分で腸管をつなぐことが重要である。血流の程度は、目視で腸管の色調により判断するのが基本であるが、目視で視認しにくい虚血の境界を可視化するために、ＩＣＧ（indocyanine green）等蛍光薬剤投与による血管造影法も広く行われている。ＩＣＧ投与による方法では、静注後数分待つ必要があり、蛍光像観察のために専用の光源とカメラとを必要とする。また、１度投与した後は血液に薬剤が残存するため、再投与して再観察するのが難しいなどの問題もある。そのため、内視鏡による観察対象が含むヘモグロビンの酸素飽和度の視覚化又は画像化、すなわち酸素飽和度イメージングの活用が期待されている。
特許文献１では、内視鏡による酸素飽和度イメージングにおいて、被観察部位を撮像して得た画素値と酸素飽和度との相関関係を規定する参照情報を、被観察部位の性状に応じて変更する設定変更手段を備える内視鏡システムを開示している。これにより、信頼性の高い酸素飽和度の情報を取得することができる。
特開２０１４－７６３７５号公報
内視鏡の酸素飽和度イメージングを活用する場合、画像化された酸素飽和度の情報により、酸素飽和度の高低の情報を得ることができる。しかしながら、酸素飽和度が低い領域には、血液が血管内にたまっている鬱血の領域と、血管内の血液が少ない虚血の領域とが存在する。したがって、酸素飽和度の情報のみでは、例えば、鬱血部と虚血部、又は正常部と虚血部等の境界の判別が難しい場合があり、術後の縫合不全を防止する判断材料として必ずしも十分ではなかった。
本発明は、縫合不全が起こりにくい切除箇所又は吻合箇所の判断材料となりうる、虚血又は鬱血の判定指標を、簡便かつ安定的に表示することができる内視鏡システム、プロセッサ装置、及び内視鏡システムの作動方法を提供することを目的とする。
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、内視鏡システムであって、複数の第１分光画像に基づいて、観察対象が含むヘモグロビンの濃度の第１実測値及び観察対象が含むヘモグロビンの酸素飽和度の第１実測値を算出する測定値算出部と、濃度の第１実測値及び観察対象が含むヘモグロビンの濃度の基準値、並びに、酸素飽和度の第１実測値及び観察対象が含むヘモグロビンの酸素飽和度の基準値に基づいて、濃度の相対値及び酸素飽和度の相対値を算出する相対値算出部と、濃度の相対値及び／又は酸素飽和度の相対値を画像化した相対値画像を生成する画像生成部と、相対値画像を表示する表示部と、複数の第２分光画像に基づいて、濃度の基準値及び酸素飽和度の基準値を算出する基準値算出部と、を備え、第１分光画像は、鬱血又は虚血状態を評価する観察対象を撮像して得られる画像であり、第２分光画像は、鬱血又は虚血状態を評価する観察対象と異なる観察対象を撮像して得られる画像である。
また、本発明は、内視鏡システムであって、複数の第１分光画像に基づいて、観察対象が含むヘモグロビンの濃度の第１実測値及び観察対象が含むヘモグロビンの酸素飽和度の第１実測値を算出する測定値算出部と、濃度の第１実測値及び観察対象が含むヘモグロビンの濃度の基準値、並びに、酸素飽和度の第１実測値及び観察対象が含むヘモグロビンの酸素飽和度の基準値に基づいて、濃度の相対値及び酸素飽和度の相対値を算出する相対値算出部と、濃度の相対値及び／又は酸素飽和度の相対値を画像化した相対値画像を生成する画像生成部と、相対値画像を表示する表示部と、を備え、相対値画像は、濃度の相対値を画像化したヘモグロビン濃度画像と、酸素飽和度の相対値を画像化した酸素飽和度画像と、濃度の相対値及び酸素飽和度の相対値を画像化した判定指標画像とを含み、画像生成部は、濃度の相対値を輝度チャンネルに割り当て、かつ、酸素飽和度の相対値を２つの色差チャンネルに割り当てることにより判定指標画像を生成する。
測定値算出部は、複数の第２分光画像に基づいて、濃度の基準値及び酸素飽和度の基準値を算出する基準値算出部を備えることが好ましい。
濃度の基準値及び酸素飽和度の基準値の算出の指示を受け付ける基準値算出指示受付部を備え、基準値算出部は、指示に基づいて、濃度の基準値及び酸素飽和度の基準値を算出することが好ましい。
基準値算出部は、複数の第２分光画像の画素ごとに算出した濃度の第２実測値又は複数の第２分光画像の画素ごとに算出した酸素飽和度の第２実測値をそれぞれ平均することにより、濃度の基準値又は酸素飽和度の基準値を算出することが好ましい。
測定値算出部は、複数の第１分光画像又は複数の第２分光画像に基づいて、濃度に依存性を有する信号比を求める信号比算出部と、濃度と信号比との相関関係を記憶する相関関係記憶部と、相関関係に基づいて信号比に対応する濃度の第１実測値又は第２分光画像に基づく濃度の第２実測値を算出する実測値算出部と、を備えることが好ましい。
第１分光画像は、病変を含む第１の観察対象を撮像して得られる画像であり、第２分光画像は、病変を含まない第２の観察対象を撮像して得られる画像であることが好ましい。
相対値画像は、濃度の相対値を画像化したヘモグロビン濃度画像と、酸素飽和度の相対値を画像化した酸素飽和度画像と、濃度の相対値及び酸素飽和度の相対値を画像化した判定指標画像とを含むことが好ましい。
画像生成部は、濃度に応じて変化する疑似カラー情報を記憶する濃度用のカラーテーブルを用いて、濃度の相対値を疑似カラー画像化することによりヘモグロビン濃度画像を生成し、かつ、酸素飽和度に応じて変化する疑似カラー情報を記憶する酸素飽和度用のカラーテーブルを用いて、酸素飽和度の相対値を疑似カラー画像化することにより酸素飽和度画像を生成することが好ましい。
画像生成部は、濃度の相対値を輝度チャンネルに割り当て、かつ、酸素飽和度の相対値を２つの色差チャンネルに割り当てることにより判定指標画像を生成することが好ましい。
表示画像の選択を受け付ける表示画像選択部を備え、表示部は、表示画像選択部が受け付けた選択に従って、ヘモグロビン濃度画像、酸素飽和度画像、及び判定指標画像の少なくとも一つを表示することが好ましい。
表示部は、ヘモグロビン濃度画像及び酸素飽和度画像の両方を、同一画面上に表示することが好ましい。
本発明は、また、プロセッサ装置であって、複数の第１分光画像及び複数の第２分光画像を取得する内視鏡装置から複数の第１分光画像及び複数の第２分光画像を受信する画像取得部と、複数の第１分光画像に基づいて、観察対象が含むヘモグロビンの濃度の第１実測値及び観察対象が含むヘモグロビンの酸素飽和度の第１実測値を算出する測定値算出部と、濃度の第１実測値及び観察対象が含むヘモグロビンの濃度の基準値、並びに、酸素飽和度の第１実測値及び観察対象が含むヘモグロビンの酸素飽和度の基準値に基づいて、濃度の相対値及び酸素飽和度の相対値を算出する相対値算出部と、濃度の相対値及び／又は酸素飽和度の相対値を画像化した相対値画像を生成する画像生成部と、複数の第２分光画像に基づいて、濃度の基準値及び酸素飽和度の基準値を算出する基準値算出部と、を備え、第１分光画像は、鬱血又は虚血状態を評価する観察対象を撮像して得られる画像であり、第２分光画像は、鬱血又は虚血状態を評価する観察対象と異なる観察対象を撮像して得られる画像である。
また、本発明は、プロセッサ装置であって、複数の第１分光画像を取得する内視鏡装置から、複数の第１分光画像を受信する画像取得部と、複数の第１分光画像に基づいて、観察対象が含むヘモグロビンの濃度の第１実測値及び観察対象が含むヘモグロビンの酸素飽和度の第１実測値を算出する測定値算出部と、濃度の第１実測値及び観察対象が含むヘモグロビンの濃度の基準値、並びに、酸素飽和度の第１実測値及び観察対象が含むヘモグロビンの酸素飽和度の基準値に基づいて、濃度の相対値及び酸素飽和度の相対値を算出する相対値算出部と、濃度の相対値及び／又は酸素飽和度の相対値を画像化した相対値画像を生成する画像生成部と、を備え、相対値画像は、濃度の相対値を画像化したヘモグロビン濃度画像と、酸素飽和度の相対値を画像化した酸素飽和度画像と、濃度の相対値及び酸素飽和度の相対値を画像化した判定指標画像とを含み、画像生成部は、濃度の相対値を輝度チャンネルに割り当て、かつ、酸素飽和度の相対値を２つの色差チャンネルに割り当てることにより判定指標画像を生成する。
本発明は、また、内視鏡システムの作動方法であって、測定値算出部が、複数の第１分光画像に基づいて、観察対象が含むヘモグロビンの濃度の第１実測値及び観察対象が含むヘモグロビンの酸素飽和度の第１実測値を算出する実測値算出ステップと、相対値算出部が、濃度の第１実測値及び観察対象が含むヘモグロビンの濃度の基準値、並びに、酸素飽和度の第１実測値及び観察対象が含むヘモグロビンの酸素飽和度の基準値に基づいて、濃度の相対値及び酸素飽和度の相対値を算出する相対値算出ステップと、画像生成部が、濃
度の相対値及び／又は酸素飽和度の相対値を画像化した相対値画像を生成する画像生成ステップと、表示部が、相対値画像を表示する表示ステップと、基準値算出部が、複数の第２分光画像に基づいて、濃度の基準値及び酸素飽和度の基準値を算出する基準値算出ステップと、を備え、第１分光画像は、鬱血又は虚血状態を評価する観察対象を撮像して得られる画像であり、第２分光画像は、鬱血又は虚血状態を評価する観察対象と異なる観察対象を撮像して得られる画像である。
また、本発明は、内視鏡システムの作動方法であって、測定値算出部が、複数の第１分光画像に基づいて、観察対象が含むヘモグロビンの濃度の第１実測値及び観察対象が含むヘモグロビンの酸素飽和度の第１実測値を算出する実測値算出ステップと、相対値算出部が、濃度の第１実測値及び観察対象が含むヘモグロビンの濃度の基準値、並びに、酸素飽和度の第１実測値及び観察対象が含むヘモグロビンの酸素飽和度の基準値に基づいて、濃度の相対値及び酸素飽和度の相対値を算出する相対値算出ステップと、画像生成部が、濃度の相対値及び／又は酸素飽和度の相対値を画像化した相対値画像を生成する画像生成ステップと、表示部が、相対値画像を表示する表示ステップと、を備え、相対値画像は、濃度の相対値を画像化したヘモグロビン濃度画像と、酸素飽和度の相対値を画像化した酸素飽和度画像と、濃度の相対値及び酸素飽和度の相対値を画像化した判定指標画像とを含み、画像生成ステップは、濃度の相対値を輝度チャンネルに割り当て、かつ、酸素飽和度の相対値を２つの色差チャンネルに割り当てることにより判定指標画像を生成する。
本発明によれば、縫合不全が起こりにくい切除箇所又は吻合箇所の判断材料となりうる、虚血又は鬱血の判定指標を、簡便かつ安定的に提供することができる。
医療装置システムの外観図である。 腹腔用内視鏡システムの外観図である。 管腔用内視鏡システムのブロック図である。 撮像センサの画素の説明図である。 カラーフィルタの説明図である。 通常モードにおける発光パターンの説明図である。 虚血評価モードにおける発光パターン等の説明図である。 基準値算出モードにおける発光パターン等の説明図である。 画像処理部の機能を示すブロック図である。 測定値算出部の機能を示すブロック図である。 ヘモグロビン濃度と信号比との相関関係を示すグラフである。 酸素飽和度と信号比との相関関係を示すグラフである。 ヘモグロビンの吸光係数を示すグラフである。 グラフ８６において信号比から酸素飽和度の実測値を求める方法を説明する説明図である。 グラフ８６において信号比から酸素飽和度の相対値を求める方法を説明する説明図である。 グラフ８５において信号比からヘモグロビン濃度の相対値を求める方法を説明する説明図である。 ヘモグロビン濃度画像と酸素飽和度画像の作成手順を示すブロック図である。 ヘモグロビン濃度の相対値と色差信号との関係を示すグラフである。 酸素飽和度の相対値と色差信号との関係を示すグラフである。 相対値画像の作成手順を示すブロック図である。 判定指標画像用のヘモグロビン濃度の相対値と輝度信号との関係を示すグラフである。 判定指標画像用の酸素飽和度の相対値と色差信号との関係を示すグラフである。 ヘモグロビン濃度画像と酸素飽和度画像とを並列表示する表示装置の画像図である。 ヘモグロビン濃度画像と酸素飽和度画像とのいずれか一方を表示する表示装置の画像図である。 判定指標画像を表示する表示装置の画像図である。 本発明の作用を示すフローチャートである。
図１に示すように、本実施形態において、内視鏡システム１０は、管腔用内視鏡システム２０と、腹腔用内視鏡システム３０とからなり、大腸に生じた腫瘍部の切除を行うために用いられる。まず、腫瘍部の切除前に、管腔用内視鏡システム２０を用いて、大腸内の腫瘍部を検出し、この腫瘍部を含む一定の範囲（切除範囲）に目印を付けておく。次に、腹腔用内視鏡システム３０を用いて、大腸のうち目印を付けた切除範囲を切除するとともに、この腫瘍部の切除により切り離された大腸を縫合する。最後に、管腔用内視鏡システム２０を用いて、縫合した部分が組織的に癒合しているかどうかを確認する。
管腔用内視鏡システム２０は、管腔内を照明する光を発生する管腔用光源装置２１と、管腔用光源装置２１からの光を管腔内に照射し、その反射像を撮像する管腔用内視鏡装置２２と、管腔用内視鏡装置２２での撮像により得られた画像信号を画像処理する管腔用プロセッサ装置２３とを備えている。管腔用プロセッサ装置２３は、画像処理によって得られた内視鏡画像等を表示する表示装置１２（表示部）と、キーボード等で構成される入力装置１４とに接続されている。表示装置１２は、例えば、モニタである。
管腔用内視鏡装置２２は、観察対象を撮像して画像を得る。管腔用内視鏡装置２２は軟性内視鏡であり、管腔用内視鏡操作部２４ａと、可撓性の管腔用内視鏡挿入部２４ｂと、その挿入部の先端に設けられ、光を管腔内に向けて照射するとともに、管腔内の反射像を撮像するスコープ先端部２５とを備えている。管腔用内視鏡装置２２は、管腔用内視鏡挿入部２４ｂの先端側に設けられた湾曲部２７を有している。管腔用内視鏡操作部２４ａは、湾曲部２７を湾曲動作させるための操作に用いるアングルノブ２９を有する。湾曲部２７は、アングルノブ２９の操作に基づいて湾曲動作することによって、スコープ先端部２５を所望の方向に向けさせる。スコープ先端部２５には、観察対象に向けて洗浄液を噴射する噴射口（図示しない）が設けられている。
また、管腔用内視鏡操作部２４ａには、アングルノブ２９の他、観察モードの切り替え操作に用いるモード切替部２８ａと、基準値算出の指示を受け付ける基準値算出指示部２８ｂが設けられている。
また、この管腔用内視鏡装置２２には、止血用プローブなどの処置具を挿入するための鉗子チャンネル２６が設けられている。処置具は、操作部に設けられた鉗子入口２６ａから鉗子チャンネル２６に挿入し、その鉗子チャンネル２６に挿入された処置具は、先端部の鉗子出口２６ｂから突出する。
管腔用内視鏡システム２０は、通常モードと、虚血評価モードと、基準値算出モードとの少なくとも３つのモードを備える。通常モードでは、照明光に白色光を用いて観察領域を撮像して得た自然な色合いの画像（以下、通常画像という）を表示装置１２に表示する。虚血評価モードでは、観察対象が含むヘモグロビンの濃度（ｃＨｂ（hemoglobin concentration）、以下、ヘモグロビン濃度という）の相対値及び観察対象が含むヘモグロビンの酸素飽和度（ＳｔＯ2（oxygen saturation）、以下、酸素飽和度という）の相対値を算出し、ヘモグロビン濃度の相対値、酸素飽和度の相対値、又はヘモグロビン濃度の相対値及び酸素飽和度の相対値を画像化した相対値画像を表示装置１２に表示する。相対値画像は、縫合不全が起こりにくい切除箇所又は吻合箇所の判断材料となりうる、虚血又は鬱血の判定指標である。術者等は、相対値画像を判定指標として、観察対象の虚血状態を評価することができる。
基準値算出モードでは、基準とする観察対象が含むヘモグロビン濃度及び酸素飽和度を算出し、これに基づいて、それまでに設定されていたヘモグロビン濃度の基準値及び酸素飽和度の基準値をそれぞれ更新する。通常モードと虚血評価モードとの２つのモードは、管腔用内視鏡装置２２に設けられたモード切替部２８ａ等の指示によって、切り替え可能である。
虚血評価モードでは、通常、虚血状態を評価したい領域を観察対象として撮像して得た複数の分光画像（第１分光画像）に基づいた、ヘモグロビン濃度の第１実測値及び酸素飽和度の第１実測値と、虚血状態を基準としたい領域を観察対象として撮像して得た複数の分光画像（第２分光画像）に基づいた、ヘモグロビン濃度の基準値及び酸素飽和度の基準値により、ヘモグロビン濃度の相対値及び酸素飽和度の相対値を算出する。虚血評価モードでは、ヘモグロビン濃度及び／又は酸素飽和度を相対的に評価することができる。したがって、虚血評価モードは、虚血のみを評価するモードを意味するのではなく、酸素飽和度に加え、虚血又は鬱血若しくは充血等の状態をも評価することが可能である。
なお、虚血状態とは、酸素飽和度と血液量との両者の値から評価される状態であり、酸素飽和度が比較的低く、かつ、血液量が比較的少ない状態である。同様に、鬱血状態も、酸素飽和度と血液量との両者の値から評価される状態であり、酸素飽和度が比較的低く、かつ、血液量が比較的多い状態である。
虚血状態を評価したい対象は、通常、病変を含む対象（第１の観察対象）であるため、第１分光画像は病変を含む第１の観察対象の画像である。一方、ヘモグロビン濃度の基準値及び酸素飽和度の基準値は、上記した虚血状態を評価したい対象と異なる対象を観察対象として撮像して得た複数の分光画像（第２分光画像）を用いる。したがって、基準値としたい対象は、通常、病変を含まない対象（第２の観察対象）であるため、第２分光画像は病変を含まない第２の観察対象の画像である。
基準値算出モードは、管腔用内視鏡装置２２に設けられた基準値算出指示部２８ｂ等により、基準値算出の指示があった場合に自動的に切り替わるモードである。例えば、術者が、基準値とすることを希望する領域に、管腔用内視鏡装置２２のスコープを向けて観察対象としながら、基準値算出指示部２８ｂ等により、基準値算出の指示を行う。この指示により、基準値算出モードに切り替わる。基準値が更新された後は、自動的に基準値算出モードに切り替わる前のモードに戻る。
腹腔用内視鏡システム３０は、腹腔内を照明する光を発生する腹腔用光源装置３１と、腹腔用光源装置３１からの光を腹腔内に照射し、その反射像を撮像する腹腔用内視鏡装置３２と、腹腔用内視鏡装置３２での撮像により得られた画像信号を画像処理する腹腔用プロセッサ装置３３とを備えている。腹腔用プロセッサ装置３３は、表示装置１２及び入力装置１４に接続されている。腹腔用内視鏡装置３２は、観察対象を撮像して画像を得る。腹腔用内視鏡装置３２は硬性内視鏡であり、硬性な腹腔用内視鏡挿入部３４と、その腹腔用内視鏡挿入部の先端に設けられ、光を腹腔内に向けて照射するとともに、腹腔内の反射像を撮像する腹腔用内視鏡先端部３５を備えている。
また、腹腔用内視鏡システム３０は、管腔用内視鏡システム２０と同様の、通常モードと、虚血評価モードと、基準値算出モードとの少なくとも３つのモードを備える。通常モードと虚血評価モードとの２つのモードは、腹腔用プロセッサ装置３３に接続されたフットスイッチ３６等の指示によって、切り替え可能である。基準値算出モードは、腹腔用内視鏡システム３０に設けられた入力装置１４等により、基準値算出の指示があった場合に自動的に切り替わるモードである。これらの３つのモードについては、管腔用内視鏡システム２０について記載したのと同様である。
図２に示すように、腹腔用内視鏡システム３０においては、腹腔内の観察及び腫瘍部摘出手術を行うために、腹腔用光源装置３１、腹腔用内視鏡装置３２、腹腔用プロセッサ装置３３の他、気腹装置３７、処置具３８、並びに、トラカール３９ａ及びトラカール３９ｂが用いられる。この腹腔用内視鏡システム３０では、まず、気腹装置３７からＣＯ2（二酸化炭素）ガスを患者４０の腹腔内４０ａに供給して、患者４０の腹腔を気腹させる。これにより、腹腔内の視野又は術野を確保することができる。
次に、各処置具３８を、トラカール３９ａを介して、患者４０の腹腔内４０ａに挿入するとともに、腹腔用内視鏡装置３２を、トラカール３９ｂを介して、患者４０の腹腔内４０ａに挿入される。これらトラカール３９ａ及びトラカール３９ｂは金属製の中空管と術者把持部を備えており、術者が術者把持管を把持した状態で、中空管の先鋭状先端を患者４０の腹部に刺し込むことにより、中空管が体腔内に挿入される。このように中空管が腹腔内に挿入されたトラカール３９ａ及びトラカール３９ｂに対して、処置具３８及び腹腔用内視鏡装置３２が、それぞれ挿入される。
以下、管腔用内視鏡システム２０を代表して説明する。腹腔用内視鏡システム３０についても管腔用内視鏡システム２０と同様であるので、同様の部分は説明を省略する。
図３に示すように、管腔用光源装置２１は、光源４１と、光源制御部４２とを備えている。光源４１は、例えば、複数の半導体光源を有し、これらをそれぞれ点灯または消灯する。光源４１が点灯することによって、観察対象を照明する照明光が発せられる。本実施形態では、光源４１は、ＢＳ－ＬＥＤ（Blue Short -wavelength Light Emitting Diode）４１ａ、ＢＬ－ＬＥＤ（Blue Long-wavelength Light Emitting Diode）４１ｂ、Ｇ－ＬＥＤ（Green Light Emitting Diode）４１ｃ、及びＲ－ＬＥＤ（Red Light Emitting Diode）４１ｄの４色のＬＥＤを有する。
ＢＳ－ＬＥＤ４１ａは、波長帯域４５０±１０ｎｍの第１青色光ＢＳを発する。ＢＬ－ＬＥＤ４１ｂは、第１青色光ＢＳよりも長波長である波長帯域４７０±１０ｎｍの第２青色光ＢＬを発する。Ｇ－ＬＥＤ４１ｃは、波長帯域５００ｎｍ～６００ｎｍに及ぶ緑色光Ｇを発する。Ｒ－ＬＥＤ４１ｄは、波長帯域６２０±２０ｎｍの赤色光Ｒを発する。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。
光源制御部４２は、各ＬＥＤ４１ａ～４１ｄに対して独立に制御信号を入力することによって、各ＬＥＤ４１ａ～４１ｄの点灯や消灯、点灯時の発光量などを独立に制御する。光源制御部４２における点灯及び消灯の制御は、観察モードごとに異なっている。通常モードの場合、光源制御部４２は、ＢＳ－ＬＥＤ４１ａ、Ｇ－ＬＥＤ４１ｃ、及びＲ－ＬＥＤ４１ｄを同時に点灯することによって、第１青色光ＢＳ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒを同時に発光させる。
虚血評価モードの場合、光源制御部４２は、ＢＳ－ＬＥＤ４１ａ、Ｇ－ＬＥＤ４１ｃ、及びＲ－ＬＥＤ４１ｄを同時に点灯することによって、第１青色光ＢＳ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒを同時に発光させる第１発光と、ＢＬ－ＬＥＤ４１ｂ、Ｇ－ＬＥＤ４１ｃ、及びＲ－ＬＥＤ４１ｄを同時に点灯することによって、第２青色光ＢＳ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒを同時に発光させる第２発光とを、交互に行う。
各ＬＥＤ２０ａ～２０ｄから発する各光は、ライトガイド４３に入射する。ライトガイド４３は、管腔用内視鏡装置２２及びユニバーサルコードに内蔵されている。ユニバーサルコードは、管腔用内視鏡装置２２と、光源装置２１及びプロセッサ装置２３とを接続するコードである。ライトガイド４３は、光を管腔用内視鏡装置２２のスコープ先端部２５まで伝搬する。
管腔用内視鏡装置２２は、電子内視鏡から構成され、ライトガイド４３で導光された光を観察対象に向けて照射する照明光学系４４ａと、観察対象を撮像する撮像光学系４４ｂと、撮像制御部５５とを備える。また、管腔用内視鏡装置２２と、管腔用光源装置２１及び管腔用プロセッサ装置２３とを着脱自在に接続するコネクタ部（図示せず）とを備えている。
照明光学系４４ａ及び撮像光学系４４ｂは、管腔用内視鏡装置２２のスコープ先端部２５に設けられている。照明光学系４４ａは、照明レンズ４５を有する。この照明レンズ４５を介して、ライトガイド４３からの照明光が観察対象に照射する。撮像光学系４４ｂは、対物レンズ４６と、撮像センサ４８とを有する。対物レンズ４６は、照明光で照明した観察対象からの戻り光を撮像センサ４８に入射させる。これにより、撮像センサ４８に観察対象の像が結像する。
撮像センサ４８は、照明光で照明された観察対象を撮像して画像信号を出力するカラーの撮像センサである。図４に示すように、撮像センサ４８の撮像面４９には、複数の画素５１が行方向（Ｘ方向）及び列方向（Ｙ方向）にマトリクス状に２次元配列されている。１つの画素５１には、Ｂ（青色）カラーフィルタ５２、Ｇ（緑色）カラーフィルタ５３、及びＲ（赤色）カラーフィルタ５４のいずれかが設けられている。各カラーフィルタ５３～５４の配列は、ベイヤー配列であり、Ｇカラーフィルタ５３が市松状に１画素おきに配置され、Ｂカラーフィルタ５２とＲカラーフィルタ５４とが、残りの画素上に、それぞれ正方格子状に配置されている。
図５に示すように、Ｂカラーフィルタ５２は、波長帯域が３８０ｎｍ～５６０ｎｍの光を透過させる。Ｇカラーフィルタ５３は、波長帯域が４５０ｎｍ～６３０ｎｍの光を透過させる。Ｒカラーフィルタ５４は、波長帯域が５８０ｎｍ～７６０ｎｍの光を透過させる。このため、Ｂ画素は、第１青色光ＢＳの波長帯域４５０±１０ｎｍと第２青色光ＢＬの波長帯域４７０±１０ｎｍとに対して感度を有する。Ｇ画素は、緑色光Ｇの波長帯域５００ｎｍ～６００ｎｍに対して感度を有する。Ｒ画素は、赤色光Ｒの波長帯域６４０±２０ｎｍに対して感度を有する。
撮像センサ４８（図３参照）としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）撮像センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）撮像センサを利用可能である。
なお、原色の撮像センサ４８の代わりに、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）及びＧ（緑色）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色の画像信号が出力されるので、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４８と同様のＲＧＢ各色の画像信号を得ることができる。
撮像センサ４８は、対物レンズ４６からの光を受光面（撮像面）で受光し、受光した光を光電変換して撮像信号（アナログ信号）を出力する。この撮像センサ４８の撮像制御は、撮像制御部５５により行われる。
撮像制御部５５は、光源制御部４２と互いに電気的に接続されており、光源制御部４２の発光制御に応じて撮像制御を行う。図６に示すように、通常モードの場合、撮像制御部５５は、光源制御部４２の制御に基づいて発光される第１青色光ＢＳ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒで照明中の観察対象を１フレーム毎に撮像するように撮像センサ４８を制御する。これにより、撮像センサ４８のＢ画素からＢｃ画像信号が出力され、Ｇ画素からＧｃ画像信号が出力され、Ｒ画素からＲｃ画像信号が出力される。なお、撮像制御部５５は、撮像撮像センサ４８による露光時間を、照明光の照明時間と同期させている。
虚血評価モードの場合、撮像制御部５５は、第１発光と第２発光とで撮像制御を異ならせる。具体的には、第１発光の場合、図７に示すように、撮像制御部５５は、第１発光の際に同時発光される第１青色光ＢＳと緑色光Ｇと赤色光Ｒとで照明中の第１の観察対象を１フレーム分撮像する第１撮像を実行する。これにより、第１撮像時には、撮像センサ４８のＢ画素からＢ１ｍ画像信号が出力され、Ｇ画素からＧ１ｍ画像信号が出力され、Ｒ画素からＲ１ｍ画像信号が出力される。また、第２発光時に同時発光される第２青色光ＢＳと緑色光Ｇと赤色光Ｒとで照明中の第１の観察対象を１フレーム分撮像する第２撮像を実行する。これにより、第２撮像時には、撮像センサ４８のＢ画素からＢ２ｍ画像信号が出力され、Ｇ画素からＧ２ｍ画像信号が出力され、Ｒ画素からＲ２ｍ画像信号が出力される。
なお、Ｂ１ｍ画像信号、Ｇ１ｍ画像信号、及びＲ１ｍ画像信号、並びに、Ｂ２ｍ画像信号、Ｇ２ｍ画像信号、及びＲ２ｍ画像信号は、それぞれ、本発明の第１分光画像に相当する。したがって、複数の第１分光画像は、Ｂ１ｍ画像信号、Ｇ１ｍ画像信号、及びＲ１ｍ画像信号、並びに、Ｂ２ｍ画像信号、Ｇ２ｍ画像信号、及びＲ２ｍ画像信号を含む。
基準値算出モードの場合、光源制御部４２及び撮像制御部５５は、虚血評価モードの場合と同様に機能する。したがって、基準値算出モードにおいて、光源制御部４２は、ＢＳ－ＬＥＤ４１ａ、Ｇ－ＬＥＤ４１ｃ、及びＲ－ＬＥＤ４１ｄを同時に点灯することによって、第１青色光ＢＳ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒを同時に発光させる第１発光と、ＢＬ－ＬＥＤ４１ｂ、Ｇ－ＬＥＤ４１ｃ、及びＲ－ＬＥＤ４１ｄを同時に点灯することによって、第２青色光ＢＳ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒを同時に発光させる第２発光とを、交互に行う。
また、基準値算出モードにおいて、撮像制御部５５は、第１発光と第２発光とで撮像制御を異ならせている。具体的には、第１発光の場合、図８に示すように、撮像制御部５５は、第１発光時に同時発光される第１青色光ＢＳと緑色光Ｇと赤色光Ｒとで照明中の第２の観察対象を１フレーム分撮像する第１撮像を実行する。これにより、第１撮像時には、撮像センサ４８のＢ画素からＢ１ｎ画像信号が出力され、Ｇ画素からＧ１ｎ画像信号が出力され、Ｒ画素からＲ１ｎ画像信号が出力される。また、第２発光時に同時発光される第２青色光ＢＳと緑色光Ｇと赤色光Ｒとで照明中の第２の観察対象を１フレーム分撮像する第２撮像を実行する。これにより、第２撮像時には、撮像センサ４８のＢ画素からＢ２ｎ画像信号が出力され、Ｇ画素からＧ２ｎ画像信号が出力され、Ｒ画素からＲ２ｎ画像信号が出力される。
なお、Ｂ１ｎ画像信号、Ｇ１ｎ画像信号、及びＲ１ｎ画像信号、並びに、Ｂ２ｎ画像信号、Ｇ２ｎ画像信号、及びＲ２ｎ画像信号は、それぞれ、本発明の第２分光画像に相当する。したがって、複数の第２分光画像は、Ｂ１ｎ画像信号、Ｇ１ｎ画像信号、及びＲ１ｎ画像信号、並びに、Ｂ２ｎ画像信号、Ｇ２ｎ画像信号、及びＲ２ｎ画像信号を含む。
撮像センサ４８から出力される撮像信号（アナログ信号）は、スコープケーブルを通じてＡ／Ｄ変換器（図示なし）に入力される。Ａ／Ｄ変換器は、撮像信号（アナログ信号）をその電圧レベルに対応する画像信号（デジタル信号）に変換する。変換後の画像信号は、コネクタ部を介して、管腔用プロセッサ装置２３に入力される。
図３に示すように、管腔用プロセッサ装置２３は、中央制御部５６と、画像取得部５７と、画像処理部５８と、表示制御部５９とを備える。画像取得部５７は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）６１と、ノイズ低減部６２と、変換部６３とを備える。表示制御部５９は、表示画像選択部５９ａを備える。
ＤＳＰ６１は、受信した画像信号に対して、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、デモザイク処理、及びＹＣ変換処理等の各種信号処理を行う。欠陥補正処理では、撮像センサ４８の欠陥画素の信号が補正される。オフセット処理では、欠陥補正処理した画像信号から暗電流成分が除かれ、正確な零レベルが設定される。ゲイン補正処理では、オフセット処理した各色の画像信号に特定のゲインを乗じることにより各画像信号の信号レベルが整えられる。リニアマトリクス処理では、ゲイン補正処理した各色の画像信号の色再現性が高められる。
ガンマ変換処理では、リニアマトリクス処理した各画像信号の明るさや彩度が整えられる。デモザイク処理（等方化処理、又は同時化処理とも言う）では、各画素の欠落した色の信号を生成することによって、ガンマ変換処理した画像信号を補間する。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。ＤＳＰ６１は、デモザイク処理した各画像信号に対して、輝度信号Ｙと色差信号Ｃｂ及び色差信号Ｃｒとに変換するＹＣ変換処理を施し、これらをノイズ低減部６２に出力する。
ノイズ低減部６２は、ＤＳＰ５２からの画像信号に対して、ノイズ低減処理を施す。ノイズ低減処理は、例えば、移動平均法やメディアンフィルタ法等である。ノイズ低減処理によりノイズが低減された画像信号は、変換部６３に入力される。変換部６３は、ノイズ低減処理後の輝度チャンネルＹ、並びに色差チャンネルＣｂ及び色差チャンネルＣｒを再びＢＧＲの各色の画像に再変換する。
中央制御部５６は、光源制御部４２と撮像制御部５５とを制御することによって、通常モード、虚血評価モード、及び基準値算出モードの３つのモードを、それぞれ実行する。なお、中央制御部５６は、画像処理部５８と電気的に接続されており、画像処理部５８に対して、通常モード、虚血評価モード、又は基準値算出モードのいずれを実行したかの通知を行う。
中央制御部５６は、通常モードでは、通常画像の撮影を行う。通常画像の撮影では、光源制御部４２を制御することによって通常画像用の照明光の発光を実行させる。これにより、通常画像の撮影時には、第１青色光ＢＳ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒで照明された観察対象を撮像することによって、Ｂｃ画像信号とＧｃ画像信号とＲｃ画像信号とが得られる。
また、中央制御部５６は、虚血評価モードでは、光源制御部４２を制御することによって第１発光と第２発光との照明光の発光を交互に実行させ、この第１発光と第２発光とに合わせて撮像制御部５５を制御することによって、第１撮像と第２撮像とを交互に実行させる。これにより、第１発光と第１撮像が実行された場合には、第１青色光ＢＳ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒで照明された第１の観察対象を撮像することによって、Ｂ１ｍ画像信号とＧ１ｍ画像信号とＲ１ｍ画像信号とが得られる。また、第２発光と第２撮像が実行された場合には、第２青色光ＢＳ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒで照明された第１の観察対象を撮像することによって、Ｂ２ｍ画像信号とＧ２ｍ画像信号とＲ２ｍ画像信号とが得られる。Ｂ１ｍ画像信号、Ｇ１ｍ画像信号、及びＲ１ｍ画像信号と、Ｂ２ｍ画像信号、Ｇ２ｍ画像信号、及びＲ２ｍ画像信号とは、連続する２組の画像信号である。
また、中央制御部５６は、基準値算出モードでは、虚血評価モードと同様に、光源制御部４２を制御することによって第１発光と第２発光との照明光の発光を交互に実行させ、この第１発光と第２発光に合わせて撮像制御部５５を制御することによって第１撮像と第２撮像とを交互に実行させる。これにより、第１発光と第１撮像が実行された場合には、第１青色光ＢＳ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒで照明された第２の観察対象を撮像することによって、Ｂ１ｎ画像信号とＧ１ｎ画像信号とＲ１ｎ画像信号とが得られる。また、第２発光と第２撮像が実行された場合には、第２青色光ＢＳ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒで照明された第２の観察対象を撮像することによって、Ｂ２ｎ画像信号とＧ２ｎ画像信号とＲ２ｎ画像信号とが得られる。Ｂ１ｎ画像信号、Ｇ１ｎ画像信号、及びＲ１ｎ画像信号と、Ｂ２ｎ画像信号、Ｇ２ｎ画像信号、及びＲ２ｎ画像信号とは、連続する２組の画像信号である。
図９に示すように、画像処理部５８は、通常画像処理部７１及び機能画像処理部７２を備えており、管腔用内視鏡装置２２からの画像信号に対して、所定の画像処理を施す。通常画像処理部７１は、通常モード時に得られる画像信号に対して所定の画像処理を施すことによって、通常画像を生成する。
機能画像処理部７２は、虚血評価モード又は基準値算出モードにより得られる画像の処理を行う。機能画像処理部７２は、測定値算出部７３、基準値算出指示受付部７４、相対値算出部７５、及び画像生成部７６を備える。機能画像処理部７２は、管腔用内視鏡装置２２から入力される画像信号に基づき、一連の処理を行い、ヘモグロビン濃度の相対値及び酸素飽和度の相対値を算出し、ヘモグロビン濃度の相対値及び／又は酸素飽和度の相対値を用いて、相対値画像を生成する。
測定値算出部７３は、複数の分光画像に基づいて、ヘモグロビン濃度及び酸素飽和度の実測値又は基準値を算出する機能を備える。分光画像が第１分光画像の場合、算出したヘモグロビン濃度及び酸素飽和度を、第１実測値とする。分光画像が第２分光画像の場合、算出したヘモグロビン濃度及び酸素飽和度を、第２実測値とする。したがって、複数の第１分光画像に基づいて算出したヘモグロビン濃度は、ヘモグロビン濃度の第１実測値であり、複数の第１分光画像に基づいて算出した酸素飽和度は、酸素飽和度の第１実測値である。また、複数の第２分光画像に基づいて算出したヘモグロビン濃度は、ヘモグロビン濃度の第２実測値であり、複数の第２分光画像に基づいて算出した酸素飽和度は、酸素飽和度の第２実測値である。第２実測値を用いて、基準値を算出する。
基準値算出指示受付部７４は、基準値算出の指示を受け付ける。相対値算出部７５は、測定値算出部７３により算出されたヘモグロビン濃度の第１実測値及び酸素飽和度の第１実測値、並びに、ヘモグロビン濃度の基準値及び酸素飽和度の基準値に基づいて、へモグロビンの濃度の相対値及び酸素飽和度の相対値を算出する。画像生成部７６は、ヘモグロビンの濃度の相対値及び／又はヘモグロビンの酸素飽和度の相対値を画像化した相対値画像を生成する。
図１０に示すように、測定値算出部７３は、信号比算出部８１、相関関係記憶部８２、実測値算出部８３、及び基準値算出部８４を備える。信号比算出部８１、相関関係記憶部８２、及び実測値算出部８３は、複数の第１分光画像に基づいてヘモグロビン濃度及び酸素飽和度の第１実測値を算出し、また、複数の第２分光画像に基づいてヘモグロビン濃度及び酸素飽和度の第２実測値を算出する。基準値算出部８４は、第２実測値から基準値を算出する。
信号比算出部８１は、虚血評価モードにおいて取得した、病変を含む第１の観察対象を撮像して得られる複数の第１分光画像を用いて、ヘモグロビン濃度及び酸素飽和度の両方に依存性を有する信号比を求める。なお、ヘモグロビン濃度に依存性を有する信号比は、血液量に依存性を有する信号比と同様である。
信号比算出部８１は、虚血評価モードにおいて取得した第１分光画像である、第１撮像のＢ１ｍ画像信号、Ｇ１ｍ画像信号、及びＲ１ｍ画像信号と、第２撮像のＢ２ｍ画像信号、Ｇ２ｍ画像信号、及びＲ２ｍ画像信号において、同じ位置にある画素間の信号比を算出する。信号比は画像信号の全ての画素に対して算出する。したがって、ヘモグロビン濃度及び酸素飽和度は、画素ごとに算出する。本実施形態では、信号比算出部８１は、第１撮像の青色信号Ｂ１ｍ及び第１撮像の緑色信号Ｇ１ｍと、第２撮像の緑色信号Ｇ２ｍとの信号比Ｂ２ｍ／（Ｂ１ｍ＋Ｇ１ｍ）と、第１撮像の緑色信号Ｇ１ｍと赤色信号Ｒ１ｍとの信号比Ｒ１ｍ／Ｇ１ｍとを求める。なお、信号比は画像信号のうち血管部分の画素のみ求めてもよい。この場合、血管部分は、血管部分の画像信号とそれ以外の部分の画像信号との差に基づいて特定される。
相関関係記憶部８２は、信号比Ｂ２ｍ／（Ｂ１ｍ＋Ｇ１ｍ）及びＲ１ｍ／Ｇ１ｍと、ヘモグロビン濃度及び酸素飽和度との相関関係を記憶している。信号比とヘモグロビン濃度との相関関係は、図１１に示すように、信号比Ｒ１ｍ／Ｇ１ｍが大きくなるほどヘモグロビン濃度も大きくなるように定義されている１次元テーブルで記憶されている。なお、信号比Ｒ１ｍ／Ｇ１ｍはｌｏｇスケールで記憶されている。
一方、信号比と酸素飽和度との相関関係は、図１２に示す二次元空間上に酸素飽和度の等高線を定義した２次元テーブルで記憶されている。この等高線の位置、形は光散乱の物理的なシミュレーションで得られ、血液量に応じて変わるように定義されている。例えば、血液量の変化があると、各等高線間の間隔が広くなったり、狭くなったりする。なお、信号比Ｂ２ｍ／（Ｂ１ｍ＋Ｇ１ｍ）、Ｒ１ｍ／Ｇ１ｍはｌｏｇスケールで記憶されている。
なお、上記相関関係は、図１３に示すような酸化ヘモグロビンや還元ヘモグロビンの吸光特性や光散乱特性と密接に関連性し合っている。図１３において、グラフ９１は酸化ヘモグロビンの吸光係数９１ａと還元ヘモグロビンの吸光係数９１ｂとを示している。この図１３が示すように、例えば、４７０ｎｍのように吸光係数の差が大きい波長では、酸素飽和度の情報を取り易い。しかしながら、４７０ｎｍの光に対応する信号を含む青色信号は、酸素飽和度だけでなく血液量にも依存度が高い。そこで、青色信号Ｂ１ｍに加え、主として血液量に依存して変化する光に対応する赤色信号Ｒ１ｍと、青色信号Ｂ２ｍと赤色信号Ｒ１ｍのリファレンス信号となる緑色信号Ｇ１ｍから得られる信号比Ｂ２ｍ／（Ｂ１ｍ＋Ｇ１ｍ）及びＲ１ｍ／Ｇ１ｍを用いることで、血液量に依存することなく、酸素飽和度を正確に求めることができる。
また、観察対象である観察組織のヘモグロビンの吸光係数の波長依存性から、以下の３つのことが言える。
（１）波長４７０ｎｍ近辺（例えば、中心波長４７０ｎｍ±１０ｎｍの青色の波長領域）では酸素飽和度の変化に応じて吸光係数が大きく変化する。
（２）５４０～５８０ｎｍの緑色の波長範囲で平均すると、酸素飽和度の影響を受けにくい。
（３）５９０～７００ｎｍの赤色の波長範囲では、酸素飽和度によって一見吸光係数が大きく変化するように見えるが、吸光係数の値自体が非常に小さいので、結果的に酸素飽和度の影響を受けにくい。
実測値算出部８３は、相関関係記憶部８２に記憶された相関関係と信号比算出部８１で求めた信号比Ｂ２ｍ／（Ｂ１ｍ＋Ｇ１ｍ）及び信号比Ｒ１ｍ／Ｇ１ｍとを用いて、各画素におけるヘモグロビン濃度及び酸素飽和度の両方を求める。ヘモグロビン濃度については、相関関係記憶部８２の１次元テーブルにおいて信号比算出部８１で求めた信号比Ｒ１ｍ／Ｇ１ｍに対応する値が、ヘモグロビン濃度となる。一方、酸素飽和度については、まず、図１４に示すように、二次元空間において信号比算出部８１で求めた信号比Ｂ２ｍ*／（Ｂ１ｍ*＋Ｇ１ｍ*）及び信号比Ｒ１ｍ*／Ｇ１ｍ*に対応する対応点Ｐを特定する。
そして、図１４のように、対応点Ｐが、「酸素飽和度＝０％限界」の下限ライン９３と「酸素飽和度＝１００％限界」の上限ライン９４との間にある場合、その対応点Ｐが位置する等高線が示すパーセント値が、酸素飽和度となる。例えば、図１４の場合であれば、対応点Ｐが位置する等高線は６０％を示しているため、この６０％が酸素飽和度となる。なお、対応点が下限ライン９３と上限ライン９４との間から外れている場合には、対応点が下限ライン９３よりも上方に位置するときには酸素飽和度を０％とし、対応点が上限ライン９４よりも下方に位置するときには酸素飽和度を１００％とする。なお、対応点が下限ライン９３と上限ライン９４との間から外れている場合には、その画素における酸素飽和度の信頼度を下げて表示しないようにしてもよい。
次に、複数の第２分光画像を対象とするヘモグロビン濃度と酸素飽和度の基準値の算出について説明する。基準値の算出は、術者の指示を基準値算出指示受付部７４が受け付けることにより、モードが基準値算出モードに切り替わり、開始する。術者の指示は、例えば、具体的には、基準値算出指示部２８ｂであるスコープボタンの押下である。術者は、例えば、検査中に基準値としたい観察対象において、基準値算出指示部２８ｂであるスコープボタンを押下することにより、基準値算出モードに切り替わり、この観察対象を撮像した複数の第２分光画像が取得される。
取得された複数の第２分光画像を用いて、各画素におけるヘモグロビン濃度及び酸素飽和度のそれぞれの第２実測値を、第１実測値を算出したのと同様に処理することにより求める。より具体的には、信号比算出部８１は、基準値算出指示部２８ｂの操作に基づいて得られた複数の第２分光画像を用いて、ヘモグロビン濃度及び酸素飽和度の両方に依存性を有する信号比を求める。第２分光画像に基づいた信号比は、第２の観察対象の酸素飽和度の第２実測値となる。具体的には、複数の第２分光画像を対象として、信号比算出部８１による信号比Ｂ２ｎ／（Ｂ１ｎ＋Ｇ１ｎ）及び信号比Ｒ１ｎ／Ｇ１ｎと、相関関係記憶部８２に記憶された相関関係及び二次元空間（図１４参照）とをそれぞれ用いて、第２実測値を求める。第２の観察対象のヘモグロビン濃度の第２実測値についても、第１実測値と同様であり、ヘモグロビン濃度の算出は、信号比Ｒ１ｎ／Ｇ１ｎに基づくため、ヘモグロビン濃度の算出をこれらの分光画像の各画素について行う。
基準値算出部８４は、実測値算出部８３が算出した、各画素におけるヘモグロビン濃度及び酸素飽和度の第２実測値を、例えば、画像１つの範囲又は分光画像１つの範囲等で、それぞれ平均する。平均して算出された値を、ヘモグロビン濃度の基準値、又は、酸素飽和度の基準値とする。なお、平均する場合、各画素における信頼度の重みをつけて平均することで、基準値の算出のために不適切な領域の値を含まないようにしてもよい。基準値が算出された際、算出された基準値を相対値算出部７５に送り、相対値算出部７５は、算出された基準値を用いて相対値を算出する。
なお、基準値算出部８４は、複数の第２分光画像のセットを複数セット用いて、基準値を算出してもよい。この場合は、例えば、１つの分光画像のセットを１フレームとし、各フレームの酸素飽和度の平均値を求め、さらに求めた平均値を足してフレーム数で割って、複数フレーム全体の酸素飽和度の基準値を算出する。なお、第１分光画像によるヘモグロビン濃度及び酸素飽和度の第１実測値についても、複数フレームを対象として、同じ位置の画素について平均値を求めて、ヘモグロビン濃度及び酸素飽和度の第１実測値としてもよい。
なお、基準値算出モードへの切り替え又は基準値の算出は、術者の指示により開始する以外の方法により行っても良い。また、例えば、施術の最初においては、予め、口から肛門までの消化管の正常な粘膜が示すヘモグロビン濃度又は酸素飽和度の典型的な値をデフォルトの基準値としてもよい。また、前回までの基準値を記憶しておき、術者が基準値の算出を指示するまではその基準値を使用し、術者が基準値の算出を指示することにより基準値を更新してもよい。また、モード切替部２８ａにより、虚血評価モードとした場合に、自動的に一旦基準値算出モードに切り替わり、基準値の算出を行い、基準値を設定した後に、自動的に虚血評価モードに切り替わるようにしてもよい。
相対値算出部７５は、第１分光画像によるヘモグロビン濃度及び酸素飽和度のそれぞれの第１実測値と、ヘモグロビン濃度及び酸素飽和度のそれぞれの基準値とにより、第１分光画像に基づいたヘモグロビン濃度及び酸素飽和度の相対値を算出する。例えば、相対値は、第１実測値から基準値を引いた値とすることができる。具体的には、第１分光画像による酸素飽和度の第１実測値をＳｔＯ2（ＭＶ）とし、酸素飽和度の基準値をＳｔＯ2（ＳＴＤ）とすると、酸素飽和度の相対値ΔＳｔＯ2は、酸素飽和度の第１実測値ＳｔＯ2（ＭＶ）から酸素飽和度の基準値ＳｔＯ2（ＳＴＤ）を引いた値である。したがって、酸素飽和度の相対値ΔＳｔＯ2は、例えば、図１５に示すように、酸素飽和度の基準値ＰＳ、酸素飽和度の第１実測値ＰＭとした場合の差ＰＤである。式により表すと、次のとおりである。
ＳｔＯ2（ＭＶ）－ＳｔＯ2（ＳＴＤ）＝ΔＳｔＯ2
ヘモグロビン濃度の相対値についても、酸素飽和度についての相対値と同様に算出する。すなわち、相対値は、第１実測値から基準値を引いた値とすることができ、具体的には、第１分光画像によるヘモグロビン濃度の第１実測値をｃＨｂ（ＭＶ）とし、ヘモグロビン濃度の基準値をｃＨｂ（ＳＴＤ）とすると、ヘモグロビン濃度の相対値ΔｃＨｂは、ヘモグロビン濃度の第１実測値ｃＨｂ（ＭＶ）からヘモグロビン濃度の基準値ｃＨｂ（ＳＴＤ）を引いた値である。したがって、ヘモグロビン濃度の相対値ΔｃＨｂは、例えば、図１６に示すように、ヘモグロビン濃度の基準値ＱＳ、酸素飽和度の実測値ＱＭとした場合の差ＱＤである。式により表すと、次のとおりである。
ｃＨｂ（ＭＶ）－ｃＨｂ（ＳＴＤ）＝ΔｃＨｂ
次に、画像生成部７６は、相対値算出部７５で求めたヘモグロビン濃度の相対値ΔｃＨｂ及び／又は酸素飽和度の相対値ΔＳｔＯ2を画像化した相対値画像を生成する。具体的には、濃度に応じて変化する疑似カラー情報を記憶する濃度用のカラーテーブルを用いて、濃度の相対値ΔｃＨｂを疑似カラー画像化することによりヘモグロビン濃度画像を生成し、また、酸素飽和度に応じて変化する疑似カラー情報を記憶する酸素飽和度用のカラーテーブルを用いて、酸素飽和度の相対値ΔＳｔＯ2を疑似カラー画像化することにより酸素飽和度画像を生成する。相対値画像は、ヘモグロビン濃度の相対値ΔｃＨｂを画像化したヘモグロビン濃度画像、酸素飽和度の相対値ΔＳｔＯ2を画像化した酸素飽和度画像、並びに、ヘモグロビン濃度の相対値ΔｃＨｂ及び酸素飽和度の相対値ΔＳｔＯ2を画像化した判定指標画像を含む。
画像生成部７６は、図１７に示すように、相対値算出部７５で求めたヘモグロビン濃度の相対値ΔｃＨｂを疑似カラーで表すヘモグロビン濃度画像を生成する。ヘモグロビン濃度画像は、輝度Ｙと色差信号Ｃｂ及び色差信号Ｃｒとからなる映像信号で構成される。輝度Ｙには、緑色信号のＧ１ｍ画像信号が割り当てられる。このＧ１ｍ画像信号は、ヘモグロビンによる吸収がやや強い波長帯域の反射光に対応しているので、これに基づく画像からは粘膜の凹凸や血管などを視認できる。したがって、Ｇ１ｍ画像信号を輝度に割り当てることで、疑似カラー画像の全体的な明るさを定義することができる。なお、Ｇ１ｍ画像信号の代わりに、緑色信号のＧ２ｍ画像信号を輝度に割り当ててもよい。
一方、色差信号Ｃｂ及び色差信号Ｃｒは、図１８に示すように、カラーテーブル９６に従って、ヘモグロビン濃度の相対値ΔｃＨｂに応じた信号値が割り当てられる。カラーテーブル９６は、ヘモグロビン濃度に応じて変化する疑似カラー情報を記憶するヘモグロビン濃度画像用のカラーテーブルである。カラーテーブル９６は、色差信号Ｃｂ９５ｂについてはヘモグロビン濃度が大きくなるほど信号値が低下するように定義され、色差信号Ｃｒ９５ａについてはヘモグロビン濃度が大きくなるほど信号値が増加するように定義されている。したがって、ヘモグロビン濃度画像は、ヘモグロビン濃度が高いところでは赤味が増加し、ヘモグロビン濃度が低くなるにつれて赤味の彩度が下がりモノクロに近づいていく。
また、画像生成部７６は、図１７に示すように、相対値算出部７５で求めた酸素飽和度の相対値ΔＳｔＯ2を疑似カラーで表す酸素飽和度画像を生成する。酸素飽和度画像は、ヘモグロビン濃度画像と同様、輝度Ｙと色差信号Ｃｂ及び色差信号Ｃｒからなる映像信号で構成される。輝度Ｙには、緑色信号のＧ１ｍ画像信号又はＧ２ｍ画像信号の緑色信号が割り当てられる。色差信号Ｃｂ及び色差信号Ｃｒは、図１９に示すように、カラーテーブル９７に従い、酸素飽和度の相対値ΔＳｔＯ2に応じた信号値が割り当てられる。カラーテーブル９７は、酸素飽和度に応じて変化する疑似カラー情報を記憶する酸素飽和度画像用のカラーテーブルである。
カラーテーブル９７は、高酸素飽和度下では色差信号Ｃｒ９５ａの信号値が正、色差信号Ｃｂ９５ｂの信号値が負となるように定義され、低酸素飽和度下では、反対に色差信号Ｃｒ９５ａの信号値が負、色差信号Ｃｂ９５ｂの信号値が正となるように定義されている。そして、中酸素飽和度下において、色差信号Ｃｒ９５ａの信号値と色差信号Ｃｂ９５ｂの信号値の大小関係が逆転するように定義されている。したがって、酸素飽和度が低い方から高い方に行くにつれて、酸素飽和度画像の色味は青→水色→緑→黄色→橙→赤と変化するようになっている。
また、画像生成部７６は、図２０に示すように、相対値算出部７５で求めたヘモグロビン濃度の相対値ΔｃＨｂ及び酸素飽和度の相対値ΔＳｔＯ2を疑似カラーで表す判定指標画像を生成する。判定指標画像は、ヘモグロビン濃度画像又は酸素飽和度画像と同様、輝度Ｙと色差信号Ｃｂ及び色差信号Ｃｒからなる映像信号で構成される。
輝度Ｙは、図２１に示すように、輝度テーブル９８に従い、ヘモグロビン濃度の相対値ΔｃＨｂに応じた輝度値９５ｃが割り当てられる。輝度テーブル９８は、ヘモグロビン濃度の相対値ΔｃＨｂに応じて変化する輝度情報を記憶する判定指標画像用のカラーテーブルである。色差信号Ｃｂ及び色差信号Ｃｒは、図２２に示すように、カラーテーブル９９に従い、酸素飽和度の相対値ΔＳｔＯ2に応じた信号値が割り当てられる。カラーテーブル９９は、酸素飽和度の相対値ΔＳｔＯ2に応じて変化する疑似カラー情報を記憶する判定指標画像用のカラーテーブルである。
輝度テーブル９８は、ヘモグロビン濃度の相対値ΔｃＨｂが正で大きいところでは輝度値９５ｃが正で小さく、一方、ヘモグロビン濃度の相対値ΔｃＨｂが負で絶対値が大きいところでは、反対に、輝度値９５ｃが正で大きく、また、ヘモグロビン濃度の相対値ΔｃＨｂが０（ゼロ）のところでは、中位の輝度値９５ｃとなるように定義されている。したがって、ヘモグロビン濃度の相対値ΔｃＨｂが絶対値が大きい負から絶対値が大きい正に行くにつれて、画像において、輝度が明るいところから暗いところへ変化して表示される。
カラーテーブル９９は、酸素飽和度の相対値ΔＳｔＯ2が正で大きいところでは色差信号Ｃｒ９５ａの信号値が正で大きく、色差信号Ｃｂ９５ｂの信号値が負で絶対値が大きくなるように定義され、一方、酸素飽和度の相対値ΔＳｔＯ2が負で絶対値が大きいところでは、反対に、色差信号Ｃｒ９５ａの信号値が負で絶対値が大きく、色差信号Ｃｂ９５ｂの信号値が正で大きくなるように、また、ヘモグロビン濃度の相対値ΔｃＨｂが０（ゼロ）のところでは、色差信号Ｃｒ９５ａの信号値が０（ゼロ）及び色差信号Ｃｂ９５ｂの信号値が０（ゼロ）となるように定義されている。したがって、酸素飽和度の相対値ΔＳｔＯ2が絶対値が大きい負から大きい正に行くにつれて、画像において、青から赤へと徐々に変化して表示される。
このように、判定指標画像では、ヘモグロビン濃度の相対値ΔｃＨｂと酸素飽和度の相対値ΔＳｔＯ2とに基づいて輝度と色差とを定義したため、血液量が高い領域は暗く、低い領域は明るく表示され、さらに、酸素飽和度の相対値ΔＳｔＯ2が高い領域は赤色調で、低い領域は青色調で表示される。なお、酸素飽和度の相対値ΔＳｔＯ2が０（ゼロ）、すなわち、酸素飽和度の第１実測値が基準値と同じ領域は、はモノクロ調で表示される。これにより、鬱血（血液量高かつ低酸素）の領域は暗い青で表示され、虚血（血液量低かつ低酸素）は明るい青で表示される。したがって、判定指標画像により、鬱血及び虚血を、正常な場合と区別して視認可能となる。なお、輝度と色差との定義は、上記したものに限らず、例えば、血液量が高い領域を明るく、血液量が低い領域を暗く表示してもよく、画像生成部７６において設定により変更してもよい。
表示制御部５９（図２参照）は、表示装置１２に表示する画像の制御を行う。表示画像選択部５９ａは、入力装置１４等により選択された表示画像を表示装置１２に表示する。例えば、虚血評価モードでは、ヘモグロビン濃度画像、酸素飽和度画像、及び判定指標画像のうち、少なくとも１つを選択する。
表示装置１２であるモニタは、例えば、虚血評価モードでは、表示画像選択部５９ａが受け付けた選択に従って、ヘモグロビン濃度画像、酸素飽和度画像、及び判定指標画像の少なくとも１つを表示する。表示方法としては、任意に設定可能であるが、例えば、図２３に示すように、ヘモグロビン濃度画像１０１と酸素飽和度画像１０２とを一画面上に並列して表示できるように縮小し、それら縮小した画像を同時にモニタの同一画面上に並列して表示してもよい。あるいは、表示画像選択部５９ａが受け付けた選択に従って、図２４に示すように、ヘモグロビン濃度画像１０１と酸素飽和度画像１０２とのいずれか一方を選択し、場合によっては選択を切り替えながら、その選択した画像をモニタに表示するようにしてもよい。また、図２５に示すように、判定指標画像１０３をモニタに表示してもよい。
このように、虚血評価モードでは、ヘモグロビン濃度の相対値ΔｃＨｂと酸素飽和度の相対値ΔＳｔＯ2との両方のリアルタイムの情報を、それぞれの画像又は１つの画像で表示することができるため、これらを蛍光剤等を使用せず、内視鏡装置により簡便に比較することが可能となる。また、ヘモグロビン濃度画像、酸素飽和度画像、及び判定指標画像は、それぞれ相対値を画像化したものであるため、ヘモグロビン濃度及び酸素飽和度の情報を安定的に得ることができる。また、酸素飽和度が低い領域における鬱血もしくは虚血の領域の分布の判定又は境界の判定、及び酸素飽和度が低い領域と正常領域との分布の判定又は境界の判定等が可能となり、術後の縫合不全を防止する判断材料として有用である。したがって、本発明によれば、縫合不全が起こりにくい切除箇所又は吻合箇所の判断材料となりうる、虚血又は鬱血の判定指標を、簡便かつ安定的に提供することができる。
次に、本発明の作用について図２６のフローチャートに沿って説明する。例えば、管腔用内視鏡システム２０及び腹腔用内視鏡システム３０を用いて大腸切除術を行う場合、術者は、通常モードにセットした管腔用内視鏡装置２２により、大腸内の腫瘍部が生じた部位を探し出す。そして、腫瘍部に、鉗子チャンネルを介して、クリップ装置を挿入し、クリップ装置を操作して、腫瘍部の近くにある比較的太い血管をクリップで圧迫する。このクリップにより圧迫された血管の周りの組織は、虚血状態となり、観察組織の酸素飽和度が低下した低酸素領域となる。この低酸素領域は、次の手術において、腫瘍部の位置を特定する際の目印となる。クリップで目印を付けた後は、管腔用内視鏡装置２２を大腸から抜き出す。
次に、手術では、腹腔用内視鏡装置３２を患者４０の腹部に挿入し、虚血評価モードを選択し(ステップＳＴ１００)、組織の正常な領域を対象として、基準値算出指示部２８ｂのスコープボタンを押下する（ステップＳＴ１１０でＹＥＳ）。これにより、基準値算出モードに切り替わり、第１発光の照明光が観察対象に照射される。観察対象からの反射光等は、Ｂ画素、Ｇ画素及びＲ画素からなるカラーＣＣＤである撮像センサ４８で撮像される。これにより、青色信号Ｂ１ｎ、緑色信号Ｇ１ｎ及び赤色信号Ｒ１ｎからなる１フレーム目の画像信号が得られる。１フレーム目の画像信号が得られると、第２発光の照明光が観察対象に照射される。観察対象からの反射光等を撮像センサ４８で撮像することにより、青色信号Ｂ２ｎ、緑色信号Ｇ２ｎ及び赤色信号Ｒ２ｎからなる２フレーム目の画像信号が得られる（ステップＳＴ１２０）。
２フレーム目の画像信号が得られると、信号比算出部８１は、１フレーム目の画像信号と２フレーム目の画像信号間で同じ位置にある画素について、信号比Ｂ２ｎ／（Ｂ１ｎ＋Ｇ２ｎ）及び信号比Ｒ１ｎ／Ｇ１ｎを求める。信号比は全ての画素について求める。信号比が求まると、相関関係記憶部８２に記憶している相関関係から、信号比算出部８１で求めた信号比Ｒ１ｎ／Ｇ１ｎに対応するヘモグロビン濃度を求めるとともに、信号比算出部８１で求めた信号比Ｂ２ｎ／（Ｂ１ｎ＋Ｇ２ｎ）及び信号比Ｒ１ｎ／Ｇ１ｎに対応する酸素飽和度を求める。ヘモグロビン濃度及び酸素飽和度は、全ての画素について求める。
全ての画素についてヘモグロビン濃度及び酸素飽和度が求まると（ステップＳＴ１３０）、基準値算出部８４が、モグロビン濃度及び酸素飽和度のそれぞれのフレーム毎の平均値を算出する（ステップＳＴ１４０）。算出されたヘモグロビン濃度の平均値をヘモグロビン濃度の基準値とし、同様に、算出された酸素飽和度の平均値を酸素飽和度の基準値とする（ステップＳＴ１５０）。基準値が更新された後、基準値算出モードから虚血判定モードに自動的に切り替わる。モニタに、基準値が更新された旨が表示され、術者には、基準値が更新され、虚血判定モードに切り替わったことが知らされる。
なお、基準値算出指示部２８ｂのスコープボタンを押下しなかった場合（ステップＳＴ１１０でＮＯ）、前回に使用した基準値が、基準値として設定される（ステップＳＴ１６０）。モニタに、前回の基準値が設定されている旨が表示され、術者には、前回の基準値が設定されていることが知らされる。
次に、管腔用内視鏡装置２２により、クリップを用いて目印をつけた箇所を、腹腔用内視鏡装置３２の虚血判定モードにて観察する。腹腔側からの観察による観察対象が含むヘモグロビン濃度及び酸素飽和度の実測値を算出する。これらの算出方法は、上記と同様であるため省略する（ステップＳＴ１７０、ステップＳＴ１８０）。相対値算出部７５は、予め得たヘモグロビン濃度の基準値と、観察対象のヘモグロビン濃度の実測値との差により、ヘモグロビン濃度の相対値ΔｃＨｂを算出する。同様に、予め得た酸素飽和度の基準値と、観察対象の酸素飽和度の実測値との差により、酸素飽和度の相対値ΔＳｔＯ2を算出する（ステップＳＴ１９０）。
画像生成部７６は、算出されたヘモグロビン濃度の相対値ΔｃＨｂ及び酸素飽和度の相対値ΔＳｔＯ2により、カラーテーブル９６を参照し、ヘモグロビン濃度の相対値ΔｃＨｂに対応する色差信号Ｃｂ及び色差信号Ｃｒを求める。そして、この求めた色差信号Ｃｂ及び色差信号Ｃｒと、第１発光による緑色信号Ｇ１ｍ又は緑色信号Ｇ２ｍが割り当てられた輝度Ｙとから、ヘモグロビン濃度の相対値ΔｃＨｂが疑似カラーで表されたヘモグロビン濃度画像を生成する（ステップＳＴ２００、図１８参照）。また、同様に、カラーテーブル９７を用いて、酸素飽和度の相対値ΔＳｔＯ2が疑似カラーで表された酸素飽和度画像を生成する（図１９参照）。また、同様に、輝度テーブル９８及びカラーテーブル９９を用いて、ヘモグロビン濃度の相対値ΔｃＨｂ及び酸素飽和度の相対値ΔＳｔＯ2が疑似カラーで表された判定指標画像を生成する（図２１及び図２２参照）。生成されたヘモグロビン濃度画像、酸素飽和度画像、又は判定指標画像は、表示装置１２に表示される（ステップＳＴ２００）。
ヘモグロビン濃度画像、酸素飽和度画像、又は判定使用画像の少なくとも１つの画像を表示装置１２に表示することにより、術者は、腫瘍部の位置の特定、腫瘍部付近の酸素飽和度及び虚血状態等を確認する。例えば、クリップにより酸素飽和度が低下している部分を腫瘍部分であると確認できる。また、腫瘍部付近の酸素状態及び虚血状態の両者の情報を、腹腔用内視鏡装置３２により得られるため、酸素飽和度が低い部分があっても、虚血領域と正常領域との境界を選択する、虚血領域を避ける、鬱血と虚血とが混合している箇所を避ける、又は均一な箇所を選択する等、より縫合不全が起こりにくい切除箇所又は吻合箇所を判断することができる。再び、基準値を再設定して、より虚血領域等を判定しやすい画像を表示させたい場合は、再度基準値算出を行って、一連の動作を繰り返す（スッテプＳＴ２１０でＮＯ）。処置完了後、腹腔用内視鏡装置３２を患者４０から抜き、手術を完了させる手順を行う（ステップＳＴ２１０でＹＥＳ）。
なお、上記実施形態においては、酸素飽和度の相対値ΔＳｔＯ2及びヘモグロビン濃度の相対値ΔｃＨｂに基づいて判定指標画像を作成し表示したが、鬱血の程度を示す鬱血指標値、又は、虚血の程度を示す虚血指標値を算出する指標値算出部（図示しない）を、内視鏡システム１０に設けてもよい。鬱血指標値又は虚血指標値については、酸素飽和度画像とともに表示装置１２に表示することで、酸素飽和度の低い領域が、鬱血の領域か虚血の領域のいずれに該当するかを判断し易くなる。
鬱血指標値及び虚血指標値に関しては、例えば、酸素飽和度の相対値ΔＳｔＯ2がマイナスで、かつ、酸素飽和度の相対値ΔＳｔＯ2の絶対値が大きくなる程、鬱血指標値及び虚血指標値を大きくすることが好ましい。鬱血指標値は、ヘモグロビン濃度の相対値ΔｃＨｂがプラスで、かつ、ヘモグロビン濃度の相対値ΔｃＨｂの絶対値が大きくなる程、大きくする。これに対して、虚血指標値は、ヘモグロビン濃度の相対値ΔｃＨｂが、マイナスで、且つ、ヘモグロビン濃度の相対値ΔｃＨｂの絶対値が大きくなる程、大きくする。
上記実施形態において、中央制御部５６、画像取得部５７、画像処理部５８、及び表示制御部５９といった各種の処理を実行する処理部（processing unit)のハードウェア的な構造は、次に示すような各種のプロセッサ（processor）である。各種のプロセッサには、ソフトウエア（プログラム）を実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサであるＣＰＵ（Central Processing Unit)、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）、各種の処理を実行するために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路（Graphical Processing Unit:ＧＰＵ）などが含まれる。
１つの処理部は、これら各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種または異種の２つ以上のプロセッサの組み合せ（例えば、複数のＦＰＧＡや、ＣＰＵとＦＰＧＡの組み合わせ、ＧＰＵとＣＰＵの組み合わせ）で構成されてもよい。また、複数の処理部を１つのプロセッサで構成してもよい。複数の処理部を１つのプロセッサで構成する例としては、第１に、クライアントやサーバなどのコンピュータに代表されるように、１つ以上のＣＰＵとソフトウエアの組み合わせで１つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の処理部として機能する形態がある。第２に、システムオンチップ（System On Chip:ＳｏＣ）などに代表されるように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を１つのＩＣ（Integrated Circuit）チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサを１つ以上用いて構成される。
さらに、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子などの回路素子を組み合わせた形態の電気回路（circuitry）である。
１０ 内視鏡システム
１２ 表示装置
１４ 入力装置
２０ 管腔用内視鏡システム
２１ 管腔用光源装置
２２ 管腔用内視鏡装置
２３ 管腔用プロセッサ装置
２４ａ 管腔用内視鏡操作部
２４ｂ 管腔用内視鏡挿入部
２５ スコープ先端部
２６ 鉗子チャンネル
２６ａ 鉗子入口
２６ｂ 鉗子出口
２７ 湾曲部
２８ａ モード切替部
２８ｂ 基準値算出指示部
２９ アングルノブ
３０ 腹腔用内視鏡システム
３１ 腹腔用光源装置
３２ 腹腔用内視鏡装置
３３ 腹腔用プロセッサ装置
３４ 腹腔用内視鏡挿入部
３５ 腹腔用内視鏡先端部
３６ フットスイッチ
３７ 気腹装置
３８ 処置具
３９ａ、３９ｂ トラカール
４０ 患者
４０ａ 腹腔内
４１ 光源
４１ａ ＢＳ－ＬＥＤ
４１ｄ ＢＬ－ＬＥＤ
４１ｃ Ｇ－ＬＥＤ
４１ｄ Ｒ－ＬＥＤ
４２ 光源制御部
４３ ライトガイド
４４ａ 照明光学系
４４ｂ 撮像光学系
４５ 照明レンズ
４６ 対物レンズ
４８ 撮像センサ
４９ 撮像面
５１ 画素
５２ Ｂカラーフィルタ
５３ Ｇカラーフィルタ
５４ Ｒカラーフィルタ
５５ 撮像制御部
５６ 中央制御部
５７ 画像取得部
５８ 画像処理部
５９ 表示制御部
５９ａ 表示画像選択部
６１ ＤＳＰ
６２ ノイズ低減部
６３ 変換部
７１ 通常画像処理部
７２ 機能画像処理部
７３ 測定値算出部
７４ 基準値算出指示受付部
７５ 相対値算出部
７６ 画像生成部
８１ 信号比算出部
８２ 相関関係記憶部
８３ 実測値算出部
８４ 基準値算出部
８５、８６、９１ グラフ
９１ａ 酸化ヘモグロビンの吸光係数
９１ｂ 還元ヘモグロビンの吸光係数
９３ 下限ライン
９４ 上限ライン
９５ａ Ｃｒ
９５ｂ Ｃｂ
９５ｃ 輝度値
９６ カラーテーブル
９７ カラーテーブル
９８ 輝度テーブル
９９ カラーテーブル
１０１ ヘモグロビン濃度画像
１０２ 酸素飽和度画像
１０３ 判定指標画像
Ｘ方向 行方向
Ｙ方向 列方向
ＳＴ１００～ＳＴ２１０ ステップ

Claims (16)

  1. 複数の第１分光画像に基づいて、観察対象が含むヘモグロビンの濃度の第１実測値及び観察対象が含むヘモグロビンの酸素飽和度の第１実測値を算出する測定値算出部と、
    前記濃度の前記第１実測値及び観察対象が含むヘモグロビンの濃度の基準値、並びに、前記酸素飽和度の前記第１実測値及び観察対象が含むヘモグロビンの酸素飽和度の基準値に基づいて、前記濃度の相対値及び前記酸素飽和度の相対値を算出する相対値算出部と、
    前記濃度の前記相対値及び／又は前記酸素飽和度の前記相対値を画像化した相対値画像を生成する画像生成部と、
    前記相対値画像を表示する表示部と、
    複数の第２分光画像に基づいて、前記濃度の前記基準値及び前記酸素飽和度の前記基準値を算出する基準値算出部と、
    を備え、
    前記第１分光画像は、鬱血又は虚血状態を評価する観察対象を撮像して得られる画像であり、前記第２分光画像は、鬱血又は虚血状態を評価する観察対象と異なる観察対象を撮像して得られる画像である内視鏡システム。
  2. 複数の第１分光画像に基づいて、観察対象が含むヘモグロビンの濃度の第１実測値及び観察対象が含むヘモグロビンの酸素飽和度の第１実測値を算出する測定値算出部と、
    前記濃度の前記第１実測値及び観察対象が含むヘモグロビンの濃度の基準値、並びに、前記酸素飽和度の前記第１実測値及び観察対象が含むヘモグロビンの酸素飽和度の基準値に基づいて、前記濃度の相対値及び前記酸素飽和度の相対値を算出する相対値算出部と、
    前記濃度の前記相対値及び／又は前記酸素飽和度の前記相対値を画像化した相対値画像を生成する画像生成部と、
    前記相対値画像を表示する表示部と、
    を備え、
    前記相対値画像は、前記濃度の前記相対値を画像化したヘモグロビン濃度画像と、前記酸素飽和度の前記相対値を画像化した酸素飽和度画像と、前記濃度の前記相対値及び前記酸素飽和度の前記相対値を画像化した判定指標画像とを含み、
    前記画像生成部は、前記濃度の前記相対値を輝度チャンネルに割り当て、かつ、前記酸素飽和度の前記相対値を２つの色差チャンネルに割り当てることにより前記判定指標画像を生成する内視鏡システム。
  3. 前記測定値算出部は、複数の第２分光画像に基づいて、前記濃度の前記基準値及び前記酸素飽和度の前記基準値を算出する基準値算出部を備える請求項２に記載の内視鏡システム。
  4. 前記濃度の前記基準値及び前記酸素飽和度の前記基準値の算出の指示を受け付ける基準値算出指示受付部を備え、
    前記基準値算出部は、前記指示に基づいて、前記濃度の前記基準値及び前記酸素飽和度の前記基準値を算出する請求項１または３に記載の内視鏡システム。
  5. 前記基準値算出部は、複数の前記第２分光画像の画素ごとに算出した前記濃度の第２実測値又は複数の前記第２分光画像の画素ごとに算出した前記酸素飽和度の第２実測値をそれぞれ平均することにより、前記濃度の前記基準値又は前記酸素飽和度の前記基準値を算出する請求項１または３に記載の内視鏡システム。
  6. 前記測定値算出部は、
    複数の前記第１分光画像又は複数の前記第２分光画像に基づいて、前記濃度に依存性を有する信号比を求める信号比算出部と、
    前記濃度と前記信号比との相関関係を記憶する相関関係記憶部と、
    前記相関関係に基づいて前記信号比に対応する前記濃度の前記第１実測値又は前記第２分光画像に基づく前記濃度の第２実測値を算出する実測値算出部と、
    を備える請求項１または３に記載の内視鏡システム。
  7. 前記第１分光画像は、病変を含む第１の観察対象を撮像して得られる画像であり、前記第２分光画像は、病変を含まない第２の観察対象を撮像して得られる画像である請求項１または３に記載の内視鏡システム。
  8. 前記相対値画像は、前記濃度の前記相対値を画像化したヘモグロビン濃度画像と、前記酸素飽和度の前記相対値を画像化した酸素飽和度画像と、前記濃度の前記相対値及び前記酸素飽和度の前記相対値を画像化した判定指標画像とを含む請求項１に記載の内視鏡システム。
  9. 前記画像生成部は、前記濃度に応じて変化する疑似カラー情報を記憶する前記濃度用のカラーテーブルを用いて、前記濃度の前記相対値を疑似カラー画像化することにより前記ヘモグロビン濃度画像を生成し、かつ、前記酸素飽和度に応じて変化する疑似カラー情報を記憶する前記酸素飽和度用のカラーテーブルを用いて、前記酸素飽和度の前記相対値を疑似カラー画像化することにより前記酸素飽和度画像を生成する請求項２または８に記載の内視鏡システム。
  10. 前記画像生成部は、前記濃度の前記相対値を輝度チャンネルに割り当て、かつ、前記酸素飽和度の前記相対値を２つの色差チャンネルに割り当てることにより前記判定指標画像を生成する請求項８に記載の内視鏡システム。
  11. 表示画像の選択を受け付ける表示画像選択部を備え、
    前記表示部は、前記表示画像選択部が受け付けた前記選択に従って、前記ヘモグロビン濃度画像、前記酸素飽和度画像、及び前記判定指標画像の少なくとも一つを表示する請求項８ないし１０のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
  12. 前記表示部は、前記ヘモグロビン濃度画像及び前記酸素飽和度画像の両方を、同一画面上に表示する請求項１１に記載の内視鏡システム。
  13. 複数の第１分光画像及び複数の第２分光画像を取得する内視鏡装置から、前記複数の第１分光画像及び複数の第２分光画像を受信する画像取得部と、
    複数の前記第１分光画像に基づいて、観察対象が含むヘモグロビンの濃度の第１実測値及び観察対象が含むヘモグロビンの酸素飽和度の第１実測値を算出する測定値算出部と、
    前記濃度の前記第１実測値及び観察対象が含むヘモグロビンの濃度の基準値、並びに、前記酸素飽和度の前記第１実測値及び観察対象が含むヘモグロビンの酸素飽和度の基準値に基づいて、前記濃度の相対値及び前記酸素飽和度の相対値を算出する相対値算出部と、
    前記濃度の前記相対値及び／又は前記酸素飽和度の前記相対値を画像化した相対値画像を生成する画像生成部と、
    複数の第２分光画像に基づいて、前記濃度の前記基準値及び前記酸素飽和度の前記基準値を算出する基準値算出部と、
    を備え、
    前記第１分光画像は、鬱血又は虚血状態を評価する観察対象を撮像して得られる画像であり、前記第２分光画像は、鬱血又は虚血状態を評価する観察対象と異なる観察対象を撮像して得られる画像であるプロセッサ装置。
  14. 測定値算出部が、複数の第１分光画像に基づいて、観察対象が含むヘモグロビンの濃度の第１実測値及び観察対象が含むヘモグロビンの酸素飽和度の第１実測値を算出する実測値算出ステップと、
    相対値算出部が、前記濃度の前記第１実測値及び観察対象が含むヘモグロビンの濃度の基準値、並びに、前記酸素飽和度の前記第１実測値及び観察対象が含むヘモグロビンの酸素飽和度の基準値に基づいて、前記濃度の相対値及び前記酸素飽和度の相対値を算出する相対値算出ステップと、
    画像生成部が、前記濃度の前記相対値及び／又は前記酸素飽和度の前記相対値を画像化した相対値画像を生成する画像生成ステップと、
    表示部が、前記相対値画像を表示する表示ステップと、
    基準値算出部が、複数の第２分光画像に基づいて、前記濃度の前記基準値及び前記酸素飽和度の前記基準値を算出する基準値算出ステップと、
    を備え、
    前記第１分光画像は、鬱血又は虚血状態を評価する観察対象を撮像して得られる画像であり、前記第２分光画像は、鬱血又は虚血状態を評価する観察対象と異なる観察対象を撮像して得られる画像である内視鏡システムの作動方法。
  15. 複数の第１分光画像を取得する内視鏡装置から、前記複数の第１分光画像を受信する画像取得部と、
    複数の前記第１分光画像に基づいて、観察対象が含むヘモグロビンの濃度の第１実測値及び観察対象が含むヘモグロビンの酸素飽和度の第１実測値を算出する測定値算出部と、
    前記濃度の前記第１実測値及び観察対象が含むヘモグロビンの濃度の基準値、並びに、前記酸素飽和度の前記第１実測値及び観察対象が含むヘモグロビンの酸素飽和度の基準値に基づいて、前記濃度の相対値及び前記酸素飽和度の相対値を算出する相対値算出部と、
    前記濃度の前記相対値及び／又は前記酸素飽和度の前記相対値を画像化した相対値画像を生成する画像生成部と、
    を備え、
    前記相対値画像は、前記濃度の前記相対値を画像化したヘモグロビン濃度画像と、前記酸素飽和度の前記相対値を画像化した酸素飽和度画像と、前記濃度の前記相対値及び前記酸素飽和度の前記相対値を画像化した判定指標画像とを含み、
    前記画像生成部は、前記濃度の前記相対値を輝度チャンネルに割り当て、かつ、前記酸素飽和度の前記相対値を２つの色差チャンネルに割り当てることにより前記判定指標画像を生成するプロセッサ装置。
  16. 測定値算出部が、複数の第１分光画像に基づいて、観察対象が含むヘモグロビンの濃度の第１実測値及び観察対象が含むヘモグロビンの酸素飽和度の第１実測値を算出する実測値算出ステップと、
    相対値算出部が、前記濃度の前記第１実測値及び観察対象が含むヘモグロビンの濃度の基準値、並びに、前記酸素飽和度の前記第１実測値及び観察対象が含むヘモグロビンの酸素飽和度の基準値に基づいて、前記濃度の相対値及び前記酸素飽和度の相対値を算出する相対値算出ステップと、
    画像生成部が、前記濃度の前記相対値及び／又は前記酸素飽和度の前記相対値を画像化した相対値画像を生成する画像生成ステップと、
    表示部が、前記相対値画像を表示する表示ステップと、
    を備え、
    前記相対値画像は、前記濃度の前記相対値を画像化したヘモグロビン濃度画像と、前記酸素飽和度の前記相対値を画像化した酸素飽和度画像と、前記濃度の前記相対値及び前記酸素飽和度の前記相対値を画像化した判定指標画像とを含み、
    前記画像生成ステップは、前記濃度の前記相対値を輝度チャンネルに割り当て、かつ、前記酸素飽和度の前記相対値を２つの色差チャンネルに割り当てることにより前記判定指標画像を生成する内視鏡システムの作動方法。
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