JPWO2016151672A1 - 生体観察装置 - Google Patents
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Abstract
簡易な構成で複数種の特殊光観察を実施することを目的とし、R,G,Bそれぞれの領域の光を含む照明光を生体組織に照射する照明部(3,7)と、照明光の生体組織(X)における反射光から画像信号を取得する撮像部(8)と、照明部(3,7)または撮像部(8)に配置され、照明光の波長帯域において、照明光を構成するR、G、Bの少なくとも1つの波長帯域のうち、該波長帯域の中心波長を挟んだ両側の2つの狭帯域の光を生成する狭帯域光生成部(F1,F2)と、2以上の狭帯域の反射光が撮像部(8)により取得された2以上の画像信号に基づいて画像を生成する画像生成部(18)と、を備える生体観察装置(1)である。
Description
本発明は、生体観察装置に関するものである。
従来、狭帯域光を用いて特殊光観察を行う内視鏡システムが知られている(例えば、特許文献1および特許文献2参照。)。
特許文献1の内視鏡システムは、通常光観察と血液(血管)を強調可能な狭帯域光観察とを切り替えて実施することができる。
また、特許文献2は、分光推定方法を用いて複数の波長セットで観察することにより、観察対象に応じた適切な強調画像を表示すること(疑似狭帯域観察)ができる。
特許文献1の内視鏡システムは、通常光観察と血液(血管)を強調可能な狭帯域光観察とを切り替えて実施することができる。
また、特許文献2は、分光推定方法を用いて複数の波長セットで観察することにより、観察対象に応じた適切な強調画像を表示すること(疑似狭帯域観察)ができる。
分光推定方法による場合には誤差により観察精度が低下することが考えられるが、複数の波長セットでの複数の特殊光観察を分光推定によることなく、実際の分光によって達成するには、装置構成が複雑になり、装置の大型化およびコスト増大につながる。
例えば、同時式の内視鏡を用いて、通常観察と2種類の特殊光観察とを光学フィルタを切り替えて実施する場合には、観察の種類毎に観察光を狭帯域化するための光学フィルタが必要となるため、3種類の光学フィルタを光路上に切り替えて配置することが必要となる。
例えば、同時式の内視鏡を用いて、通常観察と2種類の特殊光観察とを光学フィルタを切り替えて実施する場合には、観察の種類毎に観察光を狭帯域化するための光学フィルタが必要となるため、3種類の光学フィルタを光路上に切り替えて配置することが必要となる。
また、特殊光観察を行う際には、特殊光観察像のみの表示ではなく、通常観察像を常時表示することで観察し易さを向上することが望まれている。しかし、通常観察像および特殊光観察像を同時に取得して表示するには装置がさらに複雑になる。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で可視光領域の複数種の特殊光観察を実施することができる生体観察装置を提供することを目的としている。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で可視光領域の複数種の特殊光観察を実施することができる生体観察装置を提供することを目的としている。
本発明の一態様は、R,G,Bそれぞれの領域の光を含む照明光を生体組織に照射する照明部と、前記照明光の前記生体組織における反射光から画像信号を取得する撮像部と、前記照明部または前記撮像部に配置され、前記照明光の波長帯域において、前記照明光を構成するR、G、Bの少なくとも1つの波長帯域のうち、該波長帯域の中心波長を挟んだ両側の2つの狭帯域の光を生成する狭帯域光生成部と、2以上の狭帯域の前記反射光が前記撮像部により取得された2以上の前記画像信号に基づいて画像を生成する画像生成部と、を備える生体観察装置である。
本態様によれば、照明部から発せられた照明光が生体組織に照射されると、生体組織における照明光の反射光が撮像部により撮影され、画像信号が取得される。照明部から発せられた照明光または生体組織からの反射光からは、狭帯域光生成部により、R、G、Bの少なくとも1つの波長帯域の光から2つの狭帯域の光が生成される。
照明部に狭帯域光生成部が配置されている場合には、生成された狭帯域の光が生体組織に照射され、その狭帯域の反射光が撮像部により撮影される。撮像部に狭帯域光生成部が配置されている場合には、生体組織からの反射光から狭帯域の光が生成されて撮像部により撮影される。いずれの場合においても、狭帯域光生成部により生成された2以上の狭帯域の反射光が撮像部によってそれぞれ撮影され、取得された2以上の画像信号に基づいて画像生成部により画像が生成される。
狭帯域光生成部により生成される2つの狭帯域の光は、R、G、Bの少なくとも1つの波長帯域の中心波長を挟んだ両側の狭帯域の光であり、2つの狭帯域の反射光を合成することにより、R、GまたはBの各波長帯域の光をバランスよく再現することができる。R、G、B全ての波長帯域の2つの狭帯域の反射光を合成することにより、白色光照明時に得られる画像に近い色再現の画像による観察を行うことができる。
本発明の他の態様は、R,G,Bそれぞれの領域の光を含む照明光を生体組織に照射する照明部と、前記照明光の前記生体組織における反射光から画像信号を取得する撮像部と、前記照明部または前記撮像部に配置され、前記照明光の波長において、前記照明光を構成するR、G、Bの少なくとも1つの波長帯域のうち、観察対象成分の吸収特性が最大となる波長を含む第1の狭帯域および該第1の狭帯域とは異なる第2の狭帯域の光を生成する狭帯域光生成部と、2以上の狭帯域の前記反射光が前記撮像部によって撮影されることにより取得された2以上の前記画像信号に基づいて画像を生成する画像生成部と、を備える生体観察装置である。
本態様によれば、照明部から発せられた照明光が生体組織に照射されると、生体組織における照明光の反射光が撮像部により撮影され、画像信号が取得される。照明部から発せられた照明光または生体組織からの反射光からは、狭帯域光生成部により、R、G、Bの少なくとも1つの波長帯域の光から第1の狭帯域の光と第2の狭帯域の光が生成される。
照明部に狭帯域光生成部が配置されている場合には、生成された狭帯域の光が生体組織に照射され、その狭帯域の反射光が撮像部により撮影される。撮像部に狭帯域光生成部が配置されている場合には、生体組織からの反射光から狭帯域の光が生成されて撮像部により撮影される。いずれの場合においても、狭帯域光生成部により生成された2以上の狭帯域の反射光が撮像部によって撮影され、取得された2以上の画像信号に基づいて画像生成部により画像が生成される。
狭帯域光生成部により生成される2つの狭帯域の光は、R、G、Bの少なくとも1つの波長帯域において観察対象成分の吸収特性が最大となる波長を含む第1の狭帯域と、該第1の狭帯域とは異なる第2の狭帯域の光である。2つの狭帯域の反射光を合成することにより、1つの狭帯域の反射光のみを用いるのに対して、R、GまたはBの各波長帯域の光をバランスよく再現することができる。R、G、B全ての波長帯域の2つの狭帯域の反射光を合成することにより、白色光照明時に得られる画像に近い色再現の画像による観察を行うことができる。
上記態様においては、前記観察対象成分がβカロテンまたはヘモグロビンであってもよい。
このようにすることで、生体組織に多く含有される脂肪または血液を精度よく観察することができる。
このようにすることで、生体組織に多く含有される脂肪または血液を精度よく観察することができる。
また、上記態様においては、前記画像生成部が、前記狭帯域光生成部により生成された全ての狭帯域の前記反射光が前記撮像部によって撮影されることにより取得された画像信号を組み合わせた通常観察画像を含む複数の画像を生成し、前記通常観察画像を含む複数の画像を同時に表示する表示部を備えていてもよい。
このようにすることで、一部の狭帯域の反射光を撮影することにより取得された画像信号を組み合わせて、特定の観察対象成分を高コントラストで観察できる特殊光画像が生成されるとともに、狭帯域光生成部により生成された全ての狭帯域の反射光が撮影されることにより取得された画像信号を組み合わせた通常観察画像が生成される。生成された複数の画像が表示部に同時に表示されることにより、白色光照明時に得られる画像に近い色再現の通常観察画像によって生体組織の外観を常時観察しながら、特殊光画像による観察対象成分の観察を行うことができる。
本発明によれば、簡易な構成で可視光領域の複数種の特殊光観察を実施することができるという効果を奏する。
本発明の第1の実施形態に係る生体観察装置1について図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る生体観察装置1は、内視鏡装置であって、図1に示されるように、生体内に挿入される挿入部2と、該挿入部2に接続された光源部3と、挿入部2に接続されたプロセッサ部4と、プロセッサ部4により生成された画像を表示するモニタ(表示部)5とを備えている。
本実施形態に係る生体観察装置1は、内視鏡装置であって、図1に示されるように、生体内に挿入される挿入部2と、該挿入部2に接続された光源部3と、挿入部2に接続されたプロセッサ部4と、プロセッサ部4により生成された画像を表示するモニタ(表示部)5とを備えている。
挿入部2は、光源部3から入力された光を被写体に向けて照射する照明光学系7と、被写体からの反射光を撮影する撮影光学系(撮像部)8とを備えている。照明光学系7は、挿入部2の全長にわたって配置され、基端側の光源部3から入射された光を先端2aまで導光するライトガイドケーブル9と、該ライトガイドケーブル9により導光された光を挿入部2の先端2aから前方に照射する拡散光学系10とを備えている。光源部3および照明光学系7により照明部が構成されている。
撮影光学系8は、照明光学系7により照射された光の生体組織Xにおける反射光を撮像素子12に結像するレンズ11と、該レンズ11により集光された光を撮影する撮像素子12とを備えている。図中、符号13は、撮像素子12により取得された画像信号をデジタル信号に変換するA/D変換器である。撮像素子12は、各画素にそれぞれ青色、緑色、赤色の光を透過するフィルタを備えたカラーCCDである。撮像素子12の感度特性は図3Aに示される通りである。
光源部3は、図1および図2に示されるように、白色光を発生するキセノンランプ14と、該キセノンランプ14から発せられた白色光から2組の狭帯域光を切り出す2つの分光フィルタF1,F2を備えたフィルタターレット15と、該フィルタターレット15により切り出された狭帯域光をライトガイドケーブル9に入射させる集光レンズ16とを備えている。2つの分光フィルタF1,F2は、それぞれ3つの透過波長帯域を有する3バンドフィルタである。
第1の分光フィルタF1は、図3Bに示されるように、B1(410nmから440nm)、G(500nmから570nm)およびR(580nmから650nm)の透過波長帯域を有している。図中、破線はカラーCCD12の感度、鎖線はR、G、Bの各波長帯域の中心波長を示している。
また、第2の分光フィルタF2は、図3Cに示されるように、B2(450nmから480nm)の透過波長帯域を有している。GおよびRの透過波長帯域は第1の分光フィルタF1と同じである。図中、破線はカラーCCD12の感度、鎖線はR、G、Bの各波長帯域の中心波長を示している。
各分光フィルタF1,F2が光路上に配置されたときに、カラーCCD12のR,G,Bそれぞれの画素で撮影される光の波長特性は、Bの画素において異なっている。そして、2種類の分光フィルタF1,F2およびR、G、Bの3種類の画素の組み合わせにより、異なる波長成分の画像信号を得ることができるようになっている。すなわち、2つの分光フィルタF1,F2によって、照明光を構成するBの波長帯域の光から、波長帯域の中心波長を挟んだ両側の2つの狭帯域の光を切り出す狭帯域光生成部が構成されている。
プロセッサ部4は、図1に示されるように、撮像素子12により取得された画像信号を記憶するメモリ17と、該メモリ17に記憶された画像信号を処理する画像処理部(画像生成部)18と、光源部3、撮像素子12、メモリ17および画像処理部18を制御する制御部19とを備えている。
画像処理部18は、メモリ17に記憶された表1の各波長に対応する画像信号を組み合わせることにより、表1に示されるような画像を生成するようになっている。
画像処理部18は、メモリ17に記憶された表1の各波長に対応する画像信号を組み合わせることにより、表1に示されるような画像を生成するようになっている。
画像処理部18により生成される各画像について、以下に詳しく説明する。
通常観察画像は、撮像素子12により取得された、波長帯域R,G,B1,B2の全ての画像信号で構成された画像である。(カラー画像を構成するR,G,Bにおいて、BはB1,B2を足し合わせた画像信号が用いられ、R,Gはそのままの画像信号が用いられる。)R,G,Bすべての領域において、それぞれほぼ全波長成分を含んだ信号で構成されているため、R,G,Bの全ての波長帯域において、R,G,Bの各波長帯域全体の光が照射されている状態に近い画像信号を得ることができる。すなわち、白色光照明時に得られる画像に近い色再現の通常観察画像を生成することができる。
通常観察画像は、撮像素子12により取得された、波長帯域R,G,B1,B2の全ての画像信号で構成された画像である。(カラー画像を構成するR,G,Bにおいて、BはB1,B2を足し合わせた画像信号が用いられ、R,Gはそのままの画像信号が用いられる。)R,G,Bすべての領域において、それぞれほぼ全波長成分を含んだ信号で構成されているため、R,G,Bの全ての波長帯域において、R,G,Bの各波長帯域全体の光が照射されている状態に近い画像信号を得ることができる。すなわち、白色光照明時に得られる画像に近い色再現の通常観察画像を生成することができる。
表層観察画像は、撮像素子12により取得された、波長帯域R,G,B1の画像信号で構成される特殊光画像である。
深層観察画像は、撮像素子12により取得された、波長帯域R,G,B2の画像信号で構成される特殊光画像である。
図6Aは、生体組織Xに含まれるヘモグロビンの吸収特性を示す図である。図6Aに示されるように、血液中に存在するヘモグロビンは生体組織Xの表層において波長帯域B1の光を強く吸収し、生体組織Xの深層において波長帯域B2の光を強く吸収する。
深層観察画像は、撮像素子12により取得された、波長帯域R,G,B2の画像信号で構成される特殊光画像である。
図6Aは、生体組織Xに含まれるヘモグロビンの吸収特性を示す図である。図6Aに示されるように、血液中に存在するヘモグロビンは生体組織Xの表層において波長帯域B1の光を強く吸収し、生体組織Xの深層において波長帯域B2の光を強く吸収する。
したがって、波長帯域R,G,B1の画像信号で構成することにより生体の表層の毛細血管などを強調した画像を生成することができる。また波長帯域R,G,B2の画像信号で構成より毛細血管や表面の薄い出血を表示しない生体の深層を強調した画像を生成することができる。
制御部19は、光源部3のフィルタターレット15の回転と撮像素子12による撮影とを同期して行わせるとともに、撮像素子12により取得された画像信号をメモリ17に記憶させ、メモリ17から読み出した画像信号に基づいて、上記いずれかの画像を生成するように画像処理部18を制御するようになっている。
このように構成された本実施形態に係る生体観察装置1の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る生体観察装置1によれば、キセノンランプ14から発せられた白色光がフィルタターレット15の回転により光路上に配置されたいずれかの分光フィルタF1,F2を通過させられることにより、2組の狭帯域光が切り出され、集光レンズ16によって集光されてライトガイドケーブル9の入射端に入射される。
本実施形態に係る生体観察装置1によれば、キセノンランプ14から発せられた白色光がフィルタターレット15の回転により光路上に配置されたいずれかの分光フィルタF1,F2を通過させられることにより、2組の狭帯域光が切り出され、集光レンズ16によって集光されてライトガイドケーブル9の入射端に入射される。
ライトガイドケーブル9によって挿入部2の先端2aまで導光された照明光は、挿入部2の先端面に対向配置されている生体組織Xに照射され、該生体組織Xにおける反射光が、レンズ11によって結像され、撮像素子12により撮影される。
撮像素子12には、画素ごとにR、G、Bの各波長帯域の光を透過させるフィルタが配置されているので、生体組織Xにおける反射光の内、R、G、Bの各波長帯域に含まれる波長帯域の反射光が対応する画素により撮影される。
撮像素子12には、画素ごとにR、G、Bの各波長帯域の光を透過させるフィルタが配置されているので、生体組織Xにおける反射光の内、R、G、Bの各波長帯域に含まれる波長帯域の反射光が対応する画素により撮影される。
すなわち、R,G,B1の波長帯域を透過させる第1の分光フィルタF1が光路上に配置されているときには、撮像素子12においては、R,G,B1の波長帯域を有する反射光が、対応する画素において撮影され、3つの画像信号が取得され、メモリ17に記憶される。また、R,G,B2の波長帯域を透過させる第2の分光フィルタF2が光路上に配置されているときには、撮像素子12においては、R,G,B2の波長帯域を有する反射光が、対応する画素において撮影され、3つの画像信号が取得され、メモリ17に記憶される。
メモリ17に記憶された1セット4種類の画像信号は、制御部19によってメモリ17から画像処理部18に送られる。そして、画像処理部18において、全ての画像信号で構成された通常観察画像と、選択された画像信号で構成された特殊光画像とが生成され、モニタ5に表示される。
このように、本実施形態に係る生体観察装置1によれば、通常観察画像と2種類の特殊光画像とを、2種類のフィルタF1,F2を光路上に切り替えて配置するだけで取得することができるという利点がある。したがって、観察する画像の数と同じだけフィルタを用意する必要がなく、装置の大型化および複雑化を防止して、低コストで観察を行うことができるという利点がある。
なお、本実施形態においては、照明光を構成するBの波長帯域の光から、波長帯域の中心波長を挟んだ両側の2つの狭帯域の光を切り出すようにしたが、これに代えて、RまたはGの波長帯域の光から、波長帯域の中心波長を挟んだ両側の2つの狭帯域の光を切り出すようにしてもよい。
次に、本発明の第2の実施形態に係る生体観察装置22について図面を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明において、上述した第1の実施形態に係る生体観察装置1と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態の説明において、上述した第1の実施形態に係る生体観察装置1と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る生体観察装置22は、図4に示されるように、プロセッサ部4に対し操作者が入力する外部I/F部6を備え、照明光を構成するR、G、Bの少なくとも1つの波長帯域の光から、波長帯域の中心波長を挟んだ両側の2つの狭帯域の光を切り出す狭帯域光生成部が構成されている点で第1の実施形態に係る生体観察装置1と異なっている。
第1の分光フィルタF1は、図5Aに示されるように、B1(410nmから440nm)、G1(500nmから530nm)およびR1(580nmから610nm)の透過波長帯域を有している。図中、破線はカラーCCD12の感度、鎖線はR、G、Bの各波長帯域の中心波長を示している。
また、第2の分光フィルタF2は、図5Bに示されるように、B2(450nmから480nm)、G2(540nmから570nm)およびR2(620nmから650nm)の透過波長帯域を有している。図中、破線はカラーCCD12の感度、鎖線はR、G、Bの各波長帯域の中心波長を示している。
透過波長帯域B1,B2は、白色光を構成しているBの波長帯域に属するとともに、該Bの波長帯域の中心波長450nmを挟んで両側に配置されている。透過波長帯域G1,G2は、白色光を構成しているGの波長帯域に属するとともに、該Gの波長帯域の中心波長530nmを挟んで両側に配置されている。また、透過波長帯域R1,R2は、白色光を構成しているRの波長帯域に属するとともに、該Rの波長帯域の中心波長610nmを挟んで両側に配置されている。
各分光フィルタF1,F2が光路上に配置されたときに、カラーCCD12のR、G、Bそれぞれの画素で撮影される光の波長特性は、表2の通りである。表2に示されるように、2種類の分光フィルタF1,F2およびR、G、Bの3種類の画素の組み合わせにより、それぞれ異なる波長成分の画像信号を得ることができるようになっている。したがって、得られる画像信号は6種類である。すなわち、2つの分光フィルタF1,F2によって、照明光を構成するR、G、Bの少なくとも1つの波長帯域の光から、波長帯域の中心波長を挟んだ両側の2つの狭帯域の光を切り出す狭帯域光生成部が構成されている。
画像処理部18は、メモリ17に記憶された表2の各波長に対応する画像信号を組み合わせることにより、表3に示されるような画像を生成するようになっている。
画像処理部18により生成される表3の各画像について、以下に詳しく説明する。
通常観察画像は、撮像素子12により取得された、波長帯域R1,R2,G1,G2,B1,B2の全ての画像信号で構成された画像である。BはB1,B2、GはG1,G2、RはR1,R2をそれぞれ足し合わせた画像である。
通常観察画像は、撮像素子12により取得された、波長帯域R1,R2,G1,G2,B1,B2の全ての画像信号で構成された画像である。BはB1,B2、GはG1,G2、RはR1,R2をそれぞれ足し合わせた画像である。
血液強調画像は、撮像素子12により取得された、波長帯域R1,G2,B1の画像信号で構成される特殊光画像である。図6Aは、生体組織Xに含まれるヘモグロビンの吸収特性を示す図である。図6Aに示されるように、波長帯域R1,G2,B1は、波長帯域R2,G1,B2よりもヘモグロビンの吸収が大きい波長帯域である。したがって、これらの波長帯域R1,G2,B1の画像信号で構成することにより血液を強調した画像を生成することができる。R,G,Bの全ての波長帯域から波長帯域R1,G2,B1を1つずつ選択して構成することにより、バランスよく、より見やすい画像を生成することができる。
なお、生体における散乱特性は波長に依存するため、波長の短い光は表面から浅い位置で散乱し、波長の長い光は表面から深い位置で散乱する。したがって、表層の血液(血管)のみを強調したい場合には、波長の短いBの波長帯域においてヘモグロビンの吸収の大きな波長帯域B1を用い、G、Rの波長帯域の波長帯域においては、ヘモグロビンの吸収の小さい波長帯域G1,R2を用いることにしてもよい。
脂肪強調画像は、撮像素子12により取得された、波長帯域R1,R2,G1,G2,B2の画像信号で構成された特殊光画像である。図6Bは、生体組織Xに含まれるβカロテンの吸収特性を示す図である。図6Bに示されるように、脂肪に多く含まれるβカロテンの吸収は、波長帯域B2において顕著に大きい。したがって、カラー画像を構成するBの波長帯域からは波長帯域B2の画像信号のみを選択することで、βカロテンを強調した画像を生成することができる。
外因性色素強調画像は、生体内に存在する色素ではなく、メチレンブルー、ルゴール等の内視鏡検査において生体を染色するために使用される外因性色素を強調する特殊光画像である。例えば、メチレンブルー強調画像は、撮像素子12により取得された、波長帯域R2,G1,G2,B1,B2の画像信号で構成された画像である。図6Cは、メチレンブルーの吸収特性を示す図である。図6Cに示されるように、メチレンブルーの吸収は、波長帯域R2において顕著に大きい。したがって、カラー画像を構成するRの波長帯域からは波長帯域R2の画像信号のみを選択することで、メチレンブルーを強調した画像を生成することができる。
外部I/F部6は、操作者により操作されるキーボード等の入力装置であって、画像処理部18に生成させる特殊光画像を選択する入力を行うことができる。
モニタ5は、プロセッサ部4において生成された通常観察画像および上記いずれかの特殊光画像を同時に表示するようになっている。特殊光画像が得られていない場合には、通常観察画像のみを表示するようになっていてもよい。特殊光画像は、外部I/F部6を介した操作者の選択により、上記いずれかの特殊光画像が選択されるようになっている。
モニタ5は、プロセッサ部4において生成された通常観察画像および上記いずれかの特殊光画像を同時に表示するようになっている。特殊光画像が得られていない場合には、通常観察画像のみを表示するようになっていてもよい。特殊光画像は、外部I/F部6を介した操作者の選択により、上記いずれかの特殊光画像が選択されるようになっている。
本実施形態に係る生体観察装置22によれば、R1,G1,B1の波長帯域を透過させる第1の分光フィルタF1が光路上に配置されているときには、撮像素子12においては、R1,G1,B1の波長帯域を有する反射光が、対応する画素において撮影され、3つの画像信号が取得され、メモリ17に記憶される。また、R2,G2,B2の波長帯域を透過させる第2の分光フィルタF2が光路上に配置されているときには、撮像素子12においては、R2,G2,B2の波長帯域を有する反射光が、対応する画素において撮影され、3つの画像信号が取得され、メモリ17に記憶される。
メモリ17に記憶された1セット6種類の画像信号は、制御部19によってメモリ17から画像処理部18に送られる。そして、画像処理部18において、全ての画像信号が足し合わせられた通常観察画像と、外部I/F部6を介した入力により指示された組み合わせの画像信号で構成された特殊光画像とが生成され、モニタ5に表示される。また、外部I/F部6を介した入力により、異なる特殊光画像を生成して表示することができる。
このように、本実施形態に係る生体観察装置1によれば、通常観察画像と2種類以上の特殊光画像とを、2種類のフィルタF1,F2を光路上に切り替えて配置するだけで取得することができるという利点がある。
また、本実施形態に係る生体観察装置22によれば、R、G、Bの各波長帯域において、該波長帯域の中心波長を挟んで両側に位置する2つの狭帯域光を切り出すこととしたので、生体に含まれる観察対象成分の吸収が、一方では大きく、他方では小さい波長帯域を選択することができる。これにより、2つの狭帯域の反射光を別々に撮影して画像信号を取得することにより、観察対象成分の高コントラストな観察が可能となる。
また、本実施形態に係る生体観察装置22によれば、通常観察画像と特殊光画像とをモニタ5に同時に表示するので、常時表示されている白色光照明時に得られる画像に近い色再現の通常観察画像において、生体組織Xの表面状態を確認しながら、観察対象成分を強調した特殊光画像による観察を行うことができるという利点がある。
また、本実施形態に係る生体観察装置1によれば、R、G、Bの波長帯域から1つずつ選択した3つの狭帯域の反射光を撮影して取得された画像信号に基づいて特殊光画像を生成するので、特殊光画像についても、R、G、Bの波長帯域をバランスよく含み見やすい画像とすることができる。
なお、本実施形態に係る生体観察装置22においては、外部I/F部6を介して操作者が指示を入力して特殊光画像を生成することとしたが、これに代えて、予め処理内容(表示内容)を設定しておき、処理内容に従って生成した特殊光画像をモニタ5に表示するようにしてもよい。この場合、操作者が外部I/F部6を介して指示を入力する必要がないため、外部I/F部6を備えていなくてもよい。
次に、本発明の第3の実施形態に係る生体観察装置について図面を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明において、上述した第2の実施形態に係る生体観察装置22と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態の説明において、上述した第2の実施形態に係る生体観察装置22と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る生体観察装置は、観察対象成分の吸収(吸収特性)が最も大きい第1の狭帯域と、第1の狭帯域とは重ならない第2の狭帯域とをR、G、Bの各波長帯域から切り出すように分光フィルタF1,F2を設定する点で第2の実施形態に係る生体観察装置22と異なっている。このように構成された本実施形態に係る生体観察装置によれば、2つの狭帯域の反射光を別々に撮影して画像信号を取得することにより、観察対象成分の高コントラストな観察が可能となる。
観察対象成分をヘモグロビンとする場合を例に挙げて説明する。
この場合の第1の分光フィルタF1は、表4および図7Aに示されるように、B1(470nmから490nm)、G1(550nmから570nm)およびR1(600nmから620nm)の透過波長帯域を有している。また、第2の分光フィルタF2は、表4および図7Bに示されるように、B2(400nmから420nm)、G2(500nmから520nm)およびR2(580nmから600nm)の透過波長帯域を有している。
この場合の第1の分光フィルタF1は、表4および図7Aに示されるように、B1(470nmから490nm)、G1(550nmから570nm)およびR1(600nmから620nm)の透過波長帯域を有している。また、第2の分光フィルタF2は、表4および図7Bに示されるように、B2(400nmから420nm)、G2(500nmから520nm)およびR2(580nmから600nm)の透過波長帯域を有している。
そして、この場合には、画像処理部18は、メモリ17に記憶された表4の各波長に対応する画像信号を組み合わせることにより、表5に示されるような画像を生成することができる。
血液強調画像は、R、G、Bそれぞれの波長帯域において、ヘモグロビンの吸収の大きい狭帯域B2,G1,R2の画像信号で構成された画像である。これにより、血液を強調した画像を表示することができる。
血液低減画像は、R、G、Bそれぞれの波長帯域において、ヘモグロビンの吸収の小さい狭帯域B1,G2,R1の画像信号で構成された合わせた画像である。これにより、血液の影響を低減した画像を表示することができる。
中部血管強調画像は、血液強調画像の狭帯域B2,G1,R2のうち、生体の中位の深さにおいて散乱するのは狭帯域G1である。したがって、波長帯域B,Rについては、血液を強調しない狭帯域B1,R1の画像信号を用い、波長帯域Gのみ血液を強調する狭帯域G1の画像信号を用いることにより、中位の深さに存在する血管を強調して表示することができる。
また、本実施形態においては、R、G、Bの各波長帯域において2種類ずつ取得した画像信号を1種類ずつ構成して表示することとしたが、これに代えて、R,G,Bそれぞれの領域内の2つの信号を重みを付けて足し合わせてもよい。例えば、Bの波長帯域内のB1とB2の波長帯域の画像信号を足し合わせる際に、B1,B2の割合を操作者が変更できることにしてもよい。
このようにすることで、モニタ5に表示された画像における観察対象成分、例えば、ヘモグロビンの影響の割合を術場面に合わせて手技を行い易いように変更することができる。
このようにすることで、モニタ5に表示された画像における観察対象成分、例えば、ヘモグロビンの影響の割合を術場面に合わせて手技を行い易いように変更することができる。
また、本実施形態においては、R、G、Bの全ての波長帯域において2種類ずつ画像信号を取得することとしたが、これに代えて、図8Aおよび図8Bに示されるように、2つの波長帯域のみ2種類とし、他は中心波長を跨いだ波長帯域の画像信号を取得することにしてもよい。図8Aおよび図8Bは、B、Gの波長帯域について2種類とし、Rの波長帯域については、第1の分光フィルタF1のみに透過波長帯域R1を1種類設けた例である。
また、光源としてキセノンランプ14を例示したが、これに代えて、ハロゲンランプ、水銀ランプ、白色LED等の他の白色光源を採用してもよい。
また、R、G、Bの全ての波長帯域において2種類ずつ取得された画像信号全てを合成して通常観察画像を生成することとしたが、これに代えて、通常観察のみを行う場合には、両分光フィルタF1,F2を光路から待避させ、あるいは、白色光源からの光を全て透過するフィルタを光路上に配置してもよい。
また、R、G、Bの全ての波長帯域において2種類ずつ取得された画像信号全てを合成して通常観察画像を生成することとしたが、これに代えて、通常観察のみを行う場合には、両分光フィルタF1,F2を光路から待避させ、あるいは、白色光源からの光を全て透過するフィルタを光路上に配置してもよい。
また、本実施形態においては、光源部3が、キセノンランプ14とフィルタターレット15とによって2組の狭帯域光を生成することとしたが、これに代えて、図9に示されるように、光源部3が6色LED(照明部および狭帯域生成部)20により構成されていてもよい。
この場合に、第1のLEDから第6のLEDは、図10に示されるように、それぞれ、波長帯域B1,B2,G1,G2,R1,R2に対応する光を射出するものであり、第1のタイミングでは、第1のLED、第3のLEDおよび第5のLEDのみを点灯させ、第2のタイミングでは、第2のLED、第4のLEDおよび第6のLEDのみを点灯させ、これを交互に繰り返せばよい。
この場合に、第1のLEDから第6のLEDは、図10に示されるように、それぞれ、波長帯域B1,B2,G1,G2,R1,R2に対応する光を射出するものであり、第1のタイミングでは、第1のLED、第3のLEDおよび第5のLEDのみを点灯させ、第2のタイミングでは、第2のLED、第4のLEDおよび第6のLEDのみを点灯させ、これを交互に繰り返せばよい。
また、観察対象成分として生体内に存在する色素量を例示したが、これに代えて、酸素飽和度を観察対象成分としてもよい。この場合には、表6、図11Aおよび図11Bに示される透過波長帯域の分光フィルタF1,F2を使用する。また、酸素飽和度は、表7に示されるように、狭帯域B2,G2の比率B2/G2を算出することにより求めることができる。狭帯域B2は、酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンの濃度に差がある波長帯域である一方、狭帯域G2は両者の濃度に差が無い波長帯域である。
比率B2/G2と色とを対応づけたテーブルを記憶しておき、算出された比率に応じて読み出した色を画像信号に付与することにより、酸素飽和度の分布を色の違いとして表示することができる。酸素飽和度の分布の表示方法は、これに限定されるものではなく、Bの波長帯域の画像信号として狭帯域B2の画像信号、Gの波長帯域の画像信号として狭帯域G2の画像信号を用いて画像を合成することにより、酸素飽和度に応じて波長帯域B,Gのバランスの異なる色の分布を表示することにしてもよい。
また、上記各実施形態においては、光源部3に6種類の狭帯域の照明光を生成する狭帯域光生成部を設けた場合について説明したが、これに代えて、図12に示されるように、光源部3から射出された白色光を生体組織Xに照射し、撮影光学系8に狭帯域光生成部としてビームスプリッタ21を配置してもよい。
すなわち、図13に示されるような反射率特性を有するビームスプリッタ21を配置するとともに、ビームスプリッタ21の反射側および透過側の両方にそれぞれカラーCCD12およびA/D変換器13を配置することにより、表8に示されるような6種類の狭帯域の反射光を撮影した6種類の画像信号を得ることができる。
1,22 生体観察装置
3 光源部(照明部)
5 モニタ(表示部)
7 照明光学系(照明部)
8 撮影光学系(撮像部)
18 画像処理部(画像生成部)
21 ビームスプリッタ(狭帯域光生成部)
F1,F2 分光フィルタ(狭帯域光生成部)
X 生体組織
3 光源部(照明部)
5 モニタ(表示部)
7 照明光学系(照明部)
8 撮影光学系(撮像部)
18 画像処理部(画像生成部)
21 ビームスプリッタ(狭帯域光生成部)
F1,F2 分光フィルタ(狭帯域光生成部)
X 生体組織
Claims (4)
- R,G,Bそれぞれの領域の光を含む照明光を生体組織に照射する照明部と、
前記照明光の前記生体組織における反射光から画像信号を取得する撮像部と、
前記照明部または前記撮像部に配置され、前記照明光の波長帯域において、前記照明光を構成するR、G、Bの少なくとも1つの波長帯域のうち、該波長帯域の中心波長を挟んだ両側の2つの狭帯域の光を生成する狭帯域光生成部と、
2以上の狭帯域の前記反射光が前記撮像部により取得された2以上の前記画像信号に基づいて画像を生成する画像生成部と、を備える生体観察装置。 - R,G,Bそれぞれの領域の光を含む照明光を生体組織に照射する照明部と、
前記照明光の前記生体組織における反射光から画像信号を取得する撮像部と、
前記照明部または前記撮像部に配置され、前記照明光の波長において、前記照明光を構成するR、G、Bの少なくとも1つの波長帯域のうち、観察対象成分の吸収特性が最大となる波長を含む第1の狭帯域および該第1の狭帯域とは異なる第2の狭帯域の光を生成する狭帯域光生成部と、
2以上の狭帯域の前記反射光が前記撮像部により取得された2以上の前記画像信号に基づいて画像を生成する画像生成部と、を備える生体観察装置。 - 前記観察対象成分がβカロテンまたはヘモグロビンである請求項2に記載の生体観察装置。
- 前記画像生成部が、前記狭帯域光生成部により生成された全ての狭帯域の前記反射光が前記撮像部により取得された前記画像信号を組み合わせた通常観察画像を含む複数の画像を生成し、
前記通常観察画像を含む複数の画像を同時に表示する表示部を備える請求項1から請求項3のいずれかに記載の生体観察装置。
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