KR20190001496A - 정보 처리 장치, 프로그램, 방법 및 시스템 - Google Patents

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토모히로 쿠라타
히데아키 하네이시
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다카노가부시키가이샤
고쿠리츠 다이가쿠 호우징 지바 다이가쿠
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Abstract

[과제] 생체 조직 중, 특히 혈관 내의 혈액의 상태를 분석하기 위한 정보 처리 장치, 프로그램, 방법 및 시스템을 제공한다.
[해결 수단] 소정의 지시 명령이 기억되는 것과 함께, 프로브(probe)에 의하여 촬상(撮像)된 생체 조직의 혈관을 포함하는 화상(畵像)이 기억되는 메모리와, 화상 중의 1 또는 복수의 좌표 위치에 있어서의 상기 혈관 내의 혈액의 상태를 나타내는 지표를 각각 생성하고, 생성된 각 지표를, 상기 좌표 위치의 각각에 대응지어 출력 가능하게 하기 위하여, 상기 메모리에 기억된 상기 지시 명령을 실행하도록 구성된 프로세서를 포함하는 정보 처리 장치이다.

Description

정보 처리 장치, 프로그램, 방법 및 시스템{INFORMATION PROCESSING APPARATUS, AND PROGRAM, METHOD AND SYSTEM THEREOF}
본 개시(開示)는, 생체 조직의 상태를 분석하기 위한 정보 처리 장치, 당해 정보 처리 장치에서 실행되는 프로그램 및 방법, 및 당해 정보 처리 장치를 이용한 시스템에 관한 것이다.
종래부터, 생체 조직의 상태를 분석하기 위하여, 그 생체 조직에 광(光)을 조사(照射)하여 그 생체 조직으로부터 반사한 광을 검출하는 장치가 알려져 있다. 예를 들어, 특허 문헌 1에는, 여기(勵起) 광원(光源)이 접속된 프로브(probe)로부터 여기광(勵起光)을 생체 조직에 조사하고, 그것에 의하여 여기된 생체 조직으로부터 방출된 형광의 강도를 검출하기 위한 장치가 기재되어 있다.
일본국 공개특허공보 특개2003-220033호
그래서, 상기와 같은 기술을 바탕으로, 본 개시에서는, 생체 조직 중, 특히 혈관 내의 혈액의 상태를 분석하기 위한 정보 처리 장치, 프로그램, 방법 및 시스템을 제공한다.
본 개시의 일 태양(態樣)에 의하면, 「소정의 지시 명령이 기억되는 것과 함께, 프로브에 의하여 촬상(撮像)된 생체 조직의 혈관을 포함하는 화상(畵像)이 기억되는 메모리와, 상기 화상 중의 1 또는 복수의 좌표 위치에 있어서의 상기 혈관 내의 혈액의 상태를 나타내는 지표를 각각 생성하고, 생성된 각 지표를 상기 좌표 위치의 각각에 대응지어 출력하기 위하여, 상기 메모리에 기억된 상기 지시 명령을 실행하도록 구성된 프로세서를 포함하는 정보 처리 장치」가 제공된다.
본 개시의 일 태양에 의하면, 「프로브에 의하여 촬상된 생체 조직의 혈관을 포함하는 화상이 기억되는 메모리를 포함하는 컴퓨터를, 상기 화상 중의 1 또는 복수의 좌표 위치에 있어서의 상기 혈관 내의 혈액의 상태를 나타내는 지표를 각각 생성하고, 생성된 각 지표를 상기 좌표 위치의 각각에 대응지어 출력하기 위한 처리를 실행하도록 구성된 프로세서로서 기능시키는 프로그램」이 제공된다.
본 개시의 일 태양에 의하면, 「프로세서가 메모리에 기억된 소정의 지시 명령을 실행하는 것에 의하여 이루어지는 방법이며, 프로브에 의하여 촬상된 생체 조직의 혈관을 포함하는 화상을 기억하는 단계와, 상기 화상 중의 1 또는 복수의 좌표 위치에 있어서의 상기 혈관 내의 혈액의 상태를 나타내는 지표를 각각 생성할 단계와, 생성된 각 지표를 상기 좌표 위치의 각각에 대응지어 출력하는 단계를 포함하는 방법」이 제공된다.
본 개시의 일 태양에 의하면, 「정보 처리 장치와, 상기 정보 처리 장치와 통신 가능하게 접속되고, 피크 파장역(波長域)이 다른 복수의 광을 조사 가능한 광원, 및 상기 광원으로부터 조사된 광 중 생체 조직의 표면을 반사하여 온 광을 검출하는 이미지 센서를 포함하는 프로브를 포함하는 시스템」이 제공된다.
본 개시의 다양한 실시 형태에 의하면, 생체 조직 중, 특히 혈관 내의 혈액의 상태를 분석하기 위한 정보 처리 장치, 프로그램, 방법 및 시스템을 제공할 수 있다.
덧붙여, 상기 효과는 설명의 편의를 위한 예시적인 것임에 지나지 않고, 한정적인 것은 아니다. 상기 효과에 더하여, 또는 상기 효과에 대신하여, 본 개시 중에 기재된 어떠한 효과나 당업자라면 분명한 효과를 가져오는 것도 가능하다.
도 1은, 본 개시의 일 실시 형태에 관련되는 시스템(1)의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는, 본 개시의 일 실시 형태에 관련되는 시스템(1)을 구성하는 정보 처리 장치(100), 프로브(200) 및 광원 제어 장치(300)의 구성의 예를 도시하는 블록도이다.
도 3a는, 본 개시의 일 실시 형태에 관련되는 프로브(200)의 단면의 구성을 도시하는 개념도이다.
도 3b는, 본 개시의 일 실시 형태에 관련되는 프로브(200)의 바닥면의 구성을 도시하는 개념도이다.
도 4는, 본 개시의 일 실시 형태에 관련되는 프로브(200)의 이용 형태를 도시하는 개념도이다.
도 5는, 본 개시의 일 실시 형태에 관련되는 시스템(1)에 있어서 실행되는 처리 플로(flow)를 도시하는 도면이다.
도 6은, 본 개시의 일 실시 형태에 관련되는 정보 처리 장치(100)에 있어서 실행되는 처리 플로를 도시하는 도면이다.
도 7a는, 본 개시의 일 실시 형태에 관련되는 프로브(200)를 통하여 촬상된 화상의 예를 도시하는 도면이다.
도 7b는, 본 개시의 일 실시 형태에 관련되는 정보 처리 장치(100)에 있어서 처리된 화상의 예를 도시하는 도면이다.
도 7c는, 본 개시의 일 실시 형태에 관련되는 정보 처리 장치(100)에 있어서 처리된 화상의 예를 도시하는 도면이다.
도 7d는, 본 개시의 일 실시 형태에 관련되는 정보 처리 장치(100)에 있어서 처리된 화상의 예를 도시하는 도면이다.
도 7e는, 본 개시의 실시 형태에 관련되는 정보 처리 장치(100)에 있어서 처리된 화상의 예를 도시하는 도면이다.
도 7f는, 본 개시의 일 실시 형태에 관련되는 정보 처리 장치(100)에 있어서 처리된 화상의 예를 도시하는 도면이다.
도 8은, 본 개시의 일 실시 형태에 관련되는 정보 처리 장치(100)에 있어서 실행되는 처리 플로를 도시하는 도면이다.
도 9는, 본 개시의 일 실시 형태에 관련되는 정보 처리 장치(100)로부터 출력된 화상의 예를 도시하는 도면이다.
도 10은, 본 개시의 일 실시 형태에 관련되는 정보 처리 장치(100)로부터 출력된 화상의 예를 도시하는 도면이다.
첨부 도면을 참조하여 본 개시의 다양한 실시 형태를 설명한다. 덧붙여, 도면에 있어서의 공통되는 구성 요소에는 동일한 참조 부호가 붙여져 있다.
1. 본 개시에 관련되는 시스템의 개요
본 개시의 다양한 실시 형태에 관련되는 시스템은, 일례로서는, 프로브에 의하여 생체 조직(예를 들어, 장기(臟器))의 미소(微小) 순환계(예를 들어, 세동맥(細動脈), 모세혈관, 세정맥(細靜脈) 등의 혈관)를 촬상하고, 그 촬상된 혈관을 포함하는 화상에 기초하여, 그 화상 중의 1 또는 복수의 좌표 위치에 있어서의 혈관에 포함되는 혈액의 상태(예를 들어, 혈액의 산소 포화도)를 나타내는 지표를 각각 생성하고, 생성된 각 지표를 상기 좌표 위치의 각각에 대응지어 출력하기 위한 시스템이다.
그 구체적인 예로서는, 프로브로 사람의 생체 조직 표면의 모세혈관을 촬상한다. 그리고 촬상된 화상을 프로브로부터 정보 처리 장치로 전송하여, 정보 처리 장치에 있어서 다양한 화상 처리 및 화상 해석을 행하고, 화상 중의 1 또는 복수의 좌표 위치에 있어서 혈액의 산소 포화도를 추정한다. 그리고 산소 포화도의 추정에 의하여 생성되는 지표를, 촬상된 화상 상(上)의 상기 좌표 위치에 중첩하여 배치(매핑(mapping))하고, 정보 처리 장치의 디스플레이 등에 있어서 그 결과를 표시한다.
덧붙여, 혈관 내의 혈액의 상태를 나타내는 지표로서는, 프로브를 이용하여 촬상되는 화상으로부터 취득 가능한 지표이면 어느 것이어도 무방하지만, 호적(好適)한 예로서는, 혈액의 산소 포화도, 혈중의 헤모글로빈의 전(全) 농도, 또는 그것들의 조합을 들 수 있다.
또한, 혈관 내의 혈액의 상태를 나타내는 지표는, 예를 들어 연산 또는 추정된 산소 포화도나 전 농도의 수치 그 자체여도 무방하고, 그 수치를 소정의 범위마다 분류한 것이어도 무방하다. 즉, 당해 지표는, 연산 또는 추정된 산소 포화도나 전 농도의 수치 그 자체만을 의미하는 것이 아니라, 그 수치에 기초하여 가공된 정보여도 무방하다.
또한, 디스플레이 등으로의 출력할 때, 생성된 지표가 매핑되는 화상도, 프로브로 촬상된 화상 그 자체여도 무방하고, 평활화, 2치화(二値化), 정규화 등의 화상 처리를 시행한 후의 화상이어도 무방하다.
2. 일 실시 형태 에 관련되는 시스템(1)의 구성
도 1은, 본 개시의 일 실시 형태에 관련되는 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, 시스템(1)은, 생체 조직의 화상을 촬상하기 위한 프로브(200)와, 촬상된 화상의 처리 등을 행하는 정보 처리 장치(100)와, 프로브(200)에 포함된 광원의 제어를 행하는 광원 제어 장치(300)가, 서로 각종 정보, 지시 명령, 데이터 등을 송수신 가능하게 접속되어 있다. 이 중, 프로브(200)는, 생체 조직의 표면에 대하여 접촉시킨 상태에서 이용하는 것으로, 일반적인 명시야(明視野)에 의한 촬영이 아니고, 암시야(暗視野) 촬영을 가능하게 하는 것이다.
덧붙여, 도 1에 있어서는, 광원 제어 장치(300)를 설치하고는 있지만, 정보 처리 장치(100) 또는 프로브(200) 내의 마이컴(microcomputer) 등에 의하여 프로브(200)의 광원의 제어를 실시하여, 광원 제어 장치(300)를 생략하는 것도 가능하다. 또한, 정보 처리 장치(100)는 하나의 구성 요소로서 기재하고 있지만, 다양한 처리마다나 기억하는 정보마다 정보 처리 장치를 분산시키는 것도 가능하다.
도 2는, 본 개시의 일 실시 형태에 관련되는 시스템(1)을 구성하는 정보 처리 장치(100), 프로브(200) 및 광원 제어 장치(300)의 구성의 예를 도시하는 블록도이다. 덧붙여, 정보 처리 장치(100), 프로브(200) 및 광원 제어 장치(300)는, 도 2에 도시하는 구성 요소의 모두를 구비할 필요는 없고, 일부를 생략한 구성을 취하는 것도 가능하고, 다른 구성 요소를 더하는 것도 가능하다.
도 2를 참조하면, 정보 처리 장치(100)는, 디스플레이(111), 프로세서(112), 터치 패널(114) 및 하드 키(115)를 포함하는 입력 인터페이스(113), 통신 처리 회로(116), 메모리(117) 및 I/O 회로(118)를 포함한다. 그리고, 이것들의 각 구성 요소가 제어 라인 또는 데이터 라인을 통하여 서로 전기적으로 접속된다.
디스플레이(111)는, 프로세서(112)의 지시에 따라, 메모리(117)에 기억된 화상 정보를 읽어내고 각종 출력을 행하는 표시부로서 기능한다. 구체적으로는, 디스플레이(111)는, 프로세서(112)에 의하여 생성된 혈관 내의 혈액의 상태를 나타내는 지표가 혈관의 화상 상에 매핑된 화상을 표시하거나, 매핑 화상을 생성하는 데 있어서의 각종 설정 화면이나 생성 과정의 화상을 표시하거나 한다. 디스플레이(111)는, 예를 들어 액정 디스플레이로 구성된다.
프로세서(112)는, 일례로서 CPU(마이크로 컴퓨터: 마이컴)로 구성되고, 메모리(117)에 기억된 지시 명령(프로그램)을 실행하여, 접속된 다른 구성 요소를 제어하기 위한 제어부로서 기능한다. 예를 들어, 프로세서(112)는, 메모리(117)에 기억된 다양한 화상 해석 프로그램을 실행하여, 프로브(200)에 의하여 촬상된 혈관을 포함하는 화상의 1 또는 복수의 좌표 위치에 있어서 혈관 내의 혈액의 상태를 나타내는 지표를 생성하거나, 생성된 지표가 촬상된 화상의 1 또는 복수의 좌표 위치에 각각 배치하여 디스플레이(111)에 표시하거나 한다. 덧붙여, 프로세서(112)는, 단일의 CPU로 구성되어도 무방하지만, 복수의 CPU로 구성되어도 무방하다. 또한, 화상 처리에 특화된 GPU 등, 다른 종류의 프로세서를 적의(適宜) 조합하여도 무방하다.
입력 인터페이스(113)는, 터치 패널(114) 및/또는 하드 키(115) 등으로 구성되고, 유저(user)로부터의 각종 지시나 입력을 받아들이는 조작부로서 기능한다. 터치 패널(114)은, 디스플레이(111)를 피복하도록 배치되고, 디스플레이(111)의 표시하는 화상 데이터에 대응하는 위치 좌표의 정보를 프로세서(112)에 출력한다. 터치 패널 방식으로서는, 저항막 방식, 정전 용량 결합 방식, 초음파 표면 탄성파 방식 등, 공지의 방식을 이용할 수 있다.
통신 처리 회로(116)는, 접속된 안테나(도시하지 않음)를 통하여, 원격에 설치된 서버 장치나 다른 정보 처리 장치와의 사이에서 정보의 송수신을 하기 위하여, 변조나 복조 등의 처리를 행한다. 예를 들어, 통신 처리 회로(116)는, 본 실시 형태에 관련되는 프로그램을 실행한 결과 얻어진 매핑 화상을 서버 장치나 다른 정보 처리 장치로 송신하기 위한 처리를 한다. 덧붙여, 통신 처리 회로(116)는, W-CDMA(Wideband-Code Division Multiple Access) 방식으로 대표되는 것과 같은 광대역의 무선 통신 방식에 기초하여 처리되지만, IEEE802.11로 대표되는 것과 같은 무선 LAN이나 Bluetooth(등록 상표)와 같은 협대역의 무선 통신에 관한 방식에 기초하여 처리하는 것도 가능하다. 또한, 통신 처리 회로(116)는, 공지의 유선 통신을 이용하는 것도 가능하다.
메모리(117)는, ROM, RAM, 불휘발성 메모리, HDD 등으로 구성되고, 기억부로서 기능한다. ROM는, 본 실시 형태에 관련되는 화상 처리 등을 실행하기 위한 지시 명령이나 소정의 OS를 프로그램으로서 기억한다. RAM는, ROM에 기억된 프로그램이 프로세서(112)에 의하여 처리되고 있는 동안, 데이터의 쓰기 및 읽기를 하기 위하여 이용되는 메모리이다. 불휘발성 메모리나 HDD는, 당해 프로그램의 실행에 의하여 데이터의 쓰기 및 읽기가 실행되는 메모리이며, 여기에 쓰여진 데이터는, 당해 프로그램의 실행이 종료한 후에도 보존된다. 불휘발성 메모리나 HDD에는, 일례로서, 프로브(200)에 의하여 촬상된 화상, 매핑 화상 등의 화상이나, 프로브(200)에 의한 촬상의 피사체가 되는 유저의 정보가 기억된다.
I/O 회로(118)는, 프로브(200) 및 광원 제어 장치(300)에 각각 포함되는 I/O 회로와 접속되고, 프로브(200) 및 광원 제어 장치(300)와의 사이에서 정보의 입출력을 하기 위한 정보 입출력부로서 기능한다. 구체적으로는, I/O 회로(118)는, 프로브(200)로 촬상된 화상을 수신하거나, 프로브(200)에 포함되는 이미지 센서(212)를 제어하기 위한 제어 신호를 송신하거나 하기 위한 인터페이스로서 기능한다. 덧붙여, I/O 회로(118)는, 시리얼 포트, 패럴렐(parallel) 포트, USB 등, 소망에 따라 공지의 접속 형식을 채용하는 것이 가능하다.
도 2를 참조하면, 프로브(200)는, 광원(211), 이미지 센서(212) 및 I/O 회로(213)를 포함한다. 그리고, 이것들의 각 구성 요소가 제어 라인 또는 데이터 라인을 통하여 서로 전기적으로 접속된다.
광원(211)은, 적어도 하나의 LED로부터 구성된다. 일례로서는, 광원(211)은, 생체 조직 또는 혈관에 대하여, 피크 파장 470nm, 반치폭(半値幅) 30nm의 청색광을 발광(發光)하기 위한 LED와, 피크 파장 527nm, 반치폭 30nm의 녹색광을 발광하기 위한 LED라고 하는, 피크 파장이 다른 복수의 광원으로 구성된다. 광원의 발광색은, 바람직하게는 그 피크 파장이 모두 혈중에 포함되는 헤모글로빈의 광 흡수가 지배적인 파장역인 400nm ~ 600nm에 포함되어 있기만 하면 되고, 상기의 특정의 발광색만으로는 한정되지 않는다. 또한, 청색광과 녹색광의 2종류의 광원을 기재하였지만, 피크 파장역이 다른 광원을 더 설치하는 것도 가능하다. 상기 광 흡수 파장역에 피크 파장이 없는 광원(예를 들어, 적색광)을 이용한 경우, 혈관 부분과 그 주변 부분의 광 흡수의 차(差)가 작아진다. 한편으로, 헤모글로빈의 광 흡수 파장역에 피크 파장역이 있는 광원을 이용한 경우는 혈관 부분과 그 주변 부분의 광 흡수의 차가 충분히 크다. 따라서, 프로브(200)로 촬상한 화상 중의 혈관 부분과 주변 부분(배경 부분)의 화소값의 차이가 보다 선명하게 되고, 호적하게 혈관 부분을 추출하는 것이 가능하다.
또한, 광원(211)은, 도시는 하고 있지 않지만, 광원 제어 장치(300)의 프로세서(311)로부터 수신한 제어 신호에 기초하여, 그 발광색(피크 파장)을 주기적으로 전환하기 위한 공지의 전환 회로를 가져도 무방하다.
이미지 센서(212)는, 생체 조직 내에서 산란되어 생체 조직의 표면으로부터 반사하여 온 광을 검출하여 촬상 대상을 촬상하고, I/O 회로(213)를 통하여 정보 처리 장치(100)에 출력되는 화상 신호를 생성한다. 이미지 센서(212)로서는, CCD(Charge Coupled Device) 촬상 센서나 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 촬상 센서 등, 공지의 이미지 센서를 이용하는 것이 가능하다. 덧붙여, 생성된 화상 신호는, CDS 회로, AGC 회로, A/D 컨버터 등의 각 회로에서 처리된 후, 디지털 화상 신호로서 정보 처리 장치(100)로 송신된다.
I/O 회로(213)는, 정보 처리 장치(100) 및 광원 제어 장치(300)에 각각 포함되는 I/O 회로와 접속되고, 정보 처리 장치(100) 및 광원 제어 장치(300)와의 사이에서 정보의 입출력을 하기 위한 정보 입출력부로서 기능한다. 구체적으로는, I/O 회로(213)는, 이미지 센서(212) 등에서 생성된 디지털 화상 신호를 정보 처리 장치(100)로 수신하거나, 광원(211) 및 이미지 센서(212)를 제어하기 위한 제어 신호를 정보 처리 장치(100) 및 광원 제어 장치(300)로부터 수신하거나 하기 위한 인터페이스로서 기능한다. 덧붙여, I/O 회로(213)는, 시리얼 포트, 패럴렐 포트, USB 등, 소망에 따라 공지의 접속 형식을 채용하는 것이 가능하다.
도 2를 참조하면, 광원 제어 장치(300)는, 프로세서(311), 메모리(312), 입력 인터페이스(313) 및 I/O 회로(314)를 포함한다. 그리고, 이것들의 각 구성 요소가 제어 라인 또는 데이터 라인을 통하여 서로 전기적으로 접속된다.
프로세서(311)는, 일례로서 CPU(마이크로 컴퓨터: 마이컴)로 구성되고, 메모리(312)에 기억된 지시 명령(예를 들어, 각종 프로그램)을 실행하기 위하여, 접속된 다른 구성 요소를 제어하기 위한 제어부로서 기능한다. 예를 들어, 프로세서(311)는, 메모리(312)에 기억된 광원 제어 프로그램을 실행하여, 프로브(200)에 설치된 광원(211)으로부터 출력되는 광의 색을 주기적으로 전환하기 위한 제어 신호를 출력한다. 덧붙여, 프로세서(311)는, 단일의 CPU로 구성되어도 무방하지만, 복수의 CPU로 구성하여도 무방하다.
메모리(312)는, ROM, RAM, 불휘발성 메모리, HDD 등으로 구성되고, 기억부로서 기능한다. ROM는, 본 실시 형태에 관련되는 광원의 제어를 실행하기 위한 지시 명령이나 소정의 OS를 프로그램으로서 기억한다. RAM는, ROM에 기억된 프로그램이 프로세서(311)에 의하여 처리되고 있는 동안, 데이터의 쓰기 및 읽기를 하기 위하여 이용되는 메모리이다. 불휘발성 메모리나 HDD는, 당해 프로그램의 실행에 의하여 데이터의 쓰기 및 읽기가 실행되는 메모리이며, 여기에 쓰여진 데이터는, 당해 프로그램의 실행이 종료한 후에도 보존된다. 불휘발성 메모리나 HDD에는, 일례로서, 광원의 피크 파장, 광원으로부터 조사하는 광의 발광 주기(복수의 발광색을 이용하는 경우에는, 그 전환 주기) 등의 설정 정보가 기억된다.
입력 인터페이스(313)는, 하드 키 등으로 구성되고, 유저에 의한 광원의 각종 설정 정보를 받아들이는 조작부로서 기능한다.
I/O 회로(314)는, 정보 처리 장치(100) 및 프로브(200)에 각각 포함되는 I/O 회로와 접속되고, 정보 처리 장치(100) 및 프로브(200)와의 사이에서 정보의 입출력을 하기 위한 정보 입출력부로서 기능한다. 구체적으로는, I/O 회로(314)는, 프로브(200)의 광원(211)을 제어하기 위한 제어 신호를 프로브(200)로 송신하기 위한 인터페이스로서 기능한다. 덧붙여, I/O 회로(314)는, 시리얼 포트, 패럴렐 포트, USB 등, 소망에 따라 공지의 접속 형식을 채용하는 것이 가능하다.
3. 프로브(200)의 구성
도 3a는, 본 개시의 일 실시 형태에 관련되는 프로브(200)의 단면의 구성을 도시하는 개념도이다. 또한, 도 3b는, 본 개시의 일 실시 형태에 관련되는 프로브(200)의 바닥면의 구성을 도시하는 개념도이다. 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 프로브(200)는, 생체 조직 표면에 접촉하는 접촉면(225)을 통과하여 카메라에 구비된 이미지 센서(221)로 광을 보내기 위하여, 접촉면(225)과 이미지 센서(221)와의 사이에 배치된 광로(光路)(224)를 구비한다. 광로(224)에는, 소망의 화상 데이터나 이미지 센서(221)의 배치에 따라, 렌즈(233)나 광학 필터 등을 배치하는 것이 가능하다.
또한, 프로브(200)는, 광로(224)의 주위에 광원으로서 복수의 LED(222)와, 광로(224)의 주위에 당해 광로(224)와 LED(222)를 물리적으로 구분하도록 구성된 분리벽(232)을 구비한다. LED(222)는, 암시야 촬영법(구체적으로는, 사이드 스트림 암시야 촬영법)에 의하여 생체 조직을 촬영하기 위하여, 이미지 센서(221)로 통하는 광로(224)로부터는 분리벽(232)에 의하여 광학적으로 완전하게 분리하여 배치된다. 구체적으로는, LED(222)는, 광로(224)를 통과하는 광의 광축에 대하여, 피사체가 되는 생체 조직에 대하여 조사하는 광의 광축이 소정의 각도(예를 들어 약 50도)만큼 기울도록 설치된다. LED(222)로부터 조사되는 광은 지향성을 가지기 때문에, 광로(224)에 대하여 LED(222)를 광학적으로 보다 완전하게 분리하는 것이 가능하게 될 뿐만 아니라, 피사체가 되는 생체 조직에 조사되는 광의 강도를 올리는 것이 가능하게 된다. 또한, 도 3a 및 도 3b의 예에 있어서, 프로브(200)는, 광로(224)의 주위에 6개의 멀티 컬러의 LED(222)를 구비한다. 이와 같이, 복수의 LED(222)를 균등하게 배치하는 것에 의하여, 피사체에 대하여 균일하게 광을 조사하는 것이 가능하게 된다.
도 3a 및 도 3b의 예에서는, 멀티 컬러 LED를 이용하여, 광원 제어 장치(300)로부터의 제어 신호에 응답하여, 소정 주기로 복수의 광색(예를 들어 청색광과 녹색광)을 전환하여 이용한다. 그 전환 주기의 일례로서는, 500msec, 바람직하게는 200msec, 보다 바람직하게는 100msec를 들 수 있다.
덧붙여, 이것으로 한정되지 않고, 미리 발광색이 다른 복수 종류의 광원을 배치하는 것도 가능하다. 또한, 도 3a 및 도 3b의 예에서는, 6개의 LED(222)를 이용하였지만, 당연 그 개수는 소망에 따라 증감시키고, 예를 들어 1개만의 LED, 또는 8개의 LED를 이용하는 것도 가능하다.
또한, 프로브(200)는, LED(222)를 피복하도록, 생체 조직과의 접촉면에 커버(223)를 구비한다. 커버(223)는, 예를 들어 실리콘 수지로 구성되고, LED(222)가 생체 조직이나 그 분비물에 직접 접하여 오염되는 것을 방지한다.
도 4는, 본 개시의 일 실시 형태에 관련되는 프로브(200)의 이용 형태를 도시하는 개념도이다. 본 실시 형태에 있어서는, 프로브(200)에 의하여 촬상되는 화상은, 암시야 촬영법에 의하여 촬영된 화상이다. 따라서, LED(222)로부터 조사된 광은 광로(224)로부터 광학적으로 분리할 필요가 있다. 따라서, 프로브(200)의 접촉면(225) 및 커버 표면(226)를 생체 조직(228)의 표면(231)에 대하여 접촉시킨 상태에서, 상기 화상이 촬상된다.
구체적으로는, 도 4를 참조하면, LED(222)로부터 조사된 광(예를 들어, 청색광 또는 녹색광)이 커버 표면(226) 및 생체 조직(228)의 표면(231)을 통과하여 생체 조직(228) 내에 입사(入射)한다. 입사한 광(227)은, 광(227a)과 같이 생체 조직 내에서 산란한다. 이 때, 입사광(227)은 적혈구의 헤모글로빈의 흡수 파장역에 그 피크 파장을 가지기 때문에, 산란한 광(227a)의 일부(예를 들어, 광(227b))가 표면(231) 근방의 모세혈관(229)에 포함되는 적혈구의 헤모글로빈(230)에 흡수된다. 한편, 적혈구의 헤모글로빈(230)에 의하여 흡수되지 않았던 광의 일부(예를 들어, 광(227c))는, 생체 조직(228)의 표면(231) 및 프로브(200)의 접촉면(225)을 통과하여, 광로(224)로 들어가고, 최종적으로는 이미지 센서(221)에 도달하여, 이미지 센서(221)에 의하여 촬상된다.
이와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 프로브(200)는, 상기대로 프로브(200)의 접촉면(225) 및 커버 표면(226)를 생체 조직(228)의 표면(231)에 대하여 접촉시켜 이용하기 때문에, 생체 조직(228)의 표면(231)에서의 광의 반사를 저감할 수 있다. 또한, 암시야 촬영법을 이용하고 있기 때문에, 모세혈관(229)의 것보다 클리어한 촬영이 가능하게 된다.
4. 정보 처리 장치(100)에서 실행되는 처리의 개요
도 5는, 본 개시의 일 실시 형태에 관련되는 시스템(1)에 있어서 실행되는 처리 플로를 도시하는 도면이다. 구체적으로는, 도 5는, 정보 처리 장치(100)의 프로세서(112), 광원 제어 장치(300)의 프로세서(311) 등이, 각 메모리(117 및 312)에 기억된 지시 명령을 실행하는 것에 의하여 행하여지는 처리 플로를 도시하는 도면이다.
도 5에 의하면, 광원 제어 장치(300)에 있어서 광원이 되는 LED(222)의 설정을 행하고 프로세서(311)로부터 그 제어 신호를, 또한 정보 처리 장치(100)의 프로세서(112)로부터 촬영을 위한 제어 신호를, 각각 프로브(200)가 수신하는 것에 의하여 당해 처리 플로는 개시(開始)된다. 우선, 상기 제어 신호를 수신한 프로브(200)는, LED(222)로부터 조사되는 광의 피크 파장 및 그 전환 주기를 제어하여 촬상 대상이 되는 생체 조직에 대하여 광을 조사한다. 그리고, 상기 프로브(200)는, 이미지 센서(212)에서 수광(受光)한 산란광을 검출하여, 생체 조직의 혈관을 포함하는 화상을 촬상한다(S101). 이 때, 상기대로 소정의 전환 주기로 청색광과 녹색광을 전환하고, 이미지 센서(212)에 있어서도 청색광과 녹색광을 각각 분광(分光)하여 검출한다. 따라서, 당해 촬상 처리에 있어서, 청색광에 의한 분광 화상과 녹색광에 의한 분광 화상의 2개의 분광 화상이 얻어진다.
덧붙여, 일례로서는, 초점심도(焦點深度)는 5.6mm, LED(222)의 색의 전환 주기는 100msec, 프레임 레이트는 30fps로 촬상되고, 640×640 픽셀의 화상이 생성된다.
다음으로, 촬상된 각 분광 화상은, 프로브(200)의 I/O 회로(213) 및 정보 처리 장치(100)의 I/O 회로(118)를 통하여 정보 처리 장치(100)로 송신된다. 각 분광 화상은, 프로세서(112)의 제어에 의하여 메모리(117)에 격납된다. 그리고, 프로세서(112)는, 각 분광 화상 및 처리하기 위한 지시 명령(프로그램)을 메모리(117)로부터 읽어내어, 각 분광 화상 중의 혈관 영역의 추출 처리를 실행한다(S102). 덧붙여, 당해 혈관 추출 처리는, 일례로서, 각 분광 화상에 대하여 헤시안 행렬에 기초하는 관상(管狀) 구조의 추출 처리, 2치화 처리, 화소값에 기초하는 해석 처리 등을 적의 조합하여 이용할 수 있다.
다음으로, 상기 혈관 추출 처리에 의하여 화상 중에 포함되는 혈관의 좌표 위치가 특정되면, 프로세서(112)는, 메모리(117)에 기억된 지시 명령에 기초하여, 혈관을 나타내는 1 또는 복수의 좌표 위치에 있어서 광학 농도를 산출하는 처리를 실행한다(S103). 덧붙여, 당해 광학 농도는, 일례로서, 혈관으로서 추출된 부분의 화소값과 그 주변의 배경 부분의 평균 화소값에 기초하여 산출된다.
다음으로, 프로세서(112)는, 메모리(117)에 기억된 지시 명령에 기초하여, 1 또는 복수의 좌표 위치에 있어서의 혈액의 산소 포화도를 나타내는 지표를 생성하는 처리를 실행한다(S104). 덧붙여, 당해 산소 포화도 연산 처리는, 산출된 광학 농도나, 산소화 헤모글로빈 및 탈산소화 헤모글로빈의 몰 흡수 계수 등을 이용하여 실시된다.
다음으로, 상기 산소 포화도 연산 처리에 의하여 화상 중의 혈관을 나타내는 1 또는 복수의 좌표 위치에 있어서의 산소 포화도를 나타내는 지표가 생성되면, 프로세서(112)는, 메모리(117)에 기억된 지시 명령에 기초하여, 당해 지표를 각 좌표 위치에 대응지어 출력하는 처리를 실행한다(S105). 일례로서는, 정보 처리 장치(100)의 디스플레이(111)에, 프로브(200)로부터 수신한 분광 화상 중 어느 하나인가, 또는 상기 처리의 과정에서 각 분광 화상에 기초하여 작성된 처리 화상 상에, 각 좌표 위치에 기초하여 각 지표를 배치하여 출력한다.
이상에 의하여, 프로브(200)로 촬상된 화상으로부터 혈관 내의 혈액의 상태를 나타내는 지표로서 산소 포화도에 기초하는 지표를 생성하고, 당해 지표가 디스플레이(111)에 출력할 때까지의 일련의 처리가 종료한다. 덧붙여, 각 처리의 상세는 후술한다.
5. 혈관 추출 처리
도 6은, 본 개시의 일 실시 형태에 관련되는 정보 처리 장치(100)에 있어서 실행되는 처리 플로를 도시하는 도면이다. 구체적으로는, 도 6은, 정보 처리 장치(100)의 프로세서(112)가, 메모리(117)에 기억된 지시 명령을 실행하는 것에 의하여 행하여지는 처리 플로를 도시하는 도면이다.
우선, 프로세서(112)는, 정보 처리 장치(100)의 I/O 회로(118)에 있어서 프로브(200)에 의하여 촬상된 생체 조직의 혈관을 포함하는 화상을 수신하고, 메모리(117)에 기억하도록, I/O 회로(118) 및 메모리(117)를 제어한다(S201).
여기에서, 도 7a는, 본 개시의 일 실시 형태에 관련되는 프로브(200)를 통하여 촬상된 화상의 예를 도시하는 도면이다. 구체적으로는, 도 7a는, S201에서 메모리(117)에 기억된 프로브(200)에 의하여 촬상된 생체 조직의 혈관을 포함하는 화상(분광 화상)의 예를 도시하는 화상이다. 덧붙여, 상기대로 본 실시 형태에 있어서 청색광 및 녹색광의 2개의 발광색에 의하여 촬영된 분광 화상이 각각 기억된다. 따라서, 특별히 도시는 하지 않지만, 도 7a에 도시하는 분광 화상이 적어도 2개 기억된다.
다음으로, 도 6으로 되돌아와, 프로세서(112)는, 메모리(117)에 기억된 각 분광 화상을 각각 읽어내어, 화소마다, 공지의 방법에 의하여, 정규화 처리를 실행한다(S202). 일례로서는, 화상 중의 가장 어두운 점을 「검정색」으로, 가장 밝은 점을 최대한으로 밝게 되도록 화상 중의 명도를 확대하는 처리를 실행한다. 덧붙여, 당해 처리 후의 각 화상(정규화 처리 화상)은, 일단 메모리(117)에 격납된다.
도 7b는, 본 개시의 일 실시 형태에 관련되는 정보 처리 장치(100)에 있어서 처리된 화상의 예를 도시하는 도면이다. 구체적으로는, 도 7b는, 정규화 처리 화상의 예를 도시하는 도면이다. 도 7a의 분광 화상과 비교하여도 분명한 대로, 당해 정규화 처리를 실시하는 것에 의하여, 화상 중의 암부(暗部)(본 실시 형태에 있어서 혈관에 상당하는 부분)를 배경에 대하여 보다 두드러지게 하는 것이 가능하게 된다.
다음으로, 도 6으로 되돌아와, 프로세서(112)는, 각 정규화 처리 화상을 메모리(117)로부터 읽어내어, 화소마다, 헤시안 행렬에 의한 화상의 해석에 의하여, 관상 구조체(즉, 혈관에 상당하는 구조체)를 추출하기 위한 처리를 실행한다(S203). 덧붙여, 당해 처리에 관하여는, 「A. F. Frangi et al. Multiscale vessel enhancement filtering, Proceedings of MICCAI, 130-137, 1998」에 있어서 보고된 방법을 포함하고, 공지의 방법을 이용할 수 있다. 헤시안 행렬에 의한 화상 해석에 의하여 관상 구조체가 추출된 후의 각 화상(관상 구조체 추출 화상)은, 일단 메모리(117)에 격납된다.
도 7c는, 본 개시의 일 실시 형태에 관련되는 정보 처리 장치(100)에 있어서 처리된 화상의 예를 도시하는 도면이다. 구체적으로는, 도 7c는, 관상 구조체 추출 화상의 예를 도시하는 도면이다. 도 7b에 있어서 「검정색」 또는 검정색에 가까운 색으로 표시되어 있던 혈관 중 관상 구조체로서 해석된 부분이 희게 반전하여 표시된다.
다음으로, 도 6으로 되돌아와, 프로세서(112)는, 각 관상 구조체 추출 화상을 메모리(117)로부터 읽어내어, 화소마다, 2치화 처리를 실행한다(S204). 구체적으로는, 프로세서(112)는, 0 ~ 255의 그레이 스케일(gray scale)로 도시된 각 화소값을, 소정의 역치와 비교하여 흰색과 검정색의 2계조로 변환하는 처리를 실행한다. 덧붙여, 역치는 소망에 따라 적의 설정하는 것이 가능하다. 2치화 처리가 행하여진 후의 각 화상(2치화 화상)은, 일단 메모리(117)에 격납된다.
도 7d는, 본 개시의 일 실시 형태에 관련되는 정보 처리 장치(100)에 있어서 처리된 화상의 예를 도시하는 도면이다. 구체적으로는, 도 7d는, 2치화 화상의 예를 도시하는 도면이다. 도 7d로부터도 분명한 대로, 그레이 스케일로 그려져 있는 도 7c의 화상이 흰색과 검정색의 2계조로 변환되어 표시된다. 이것에 의하여, 이후의 처리의 고속화가 가능하게 된다.
덧붙여, 도 7a 및 도 7d에서 도시되는 대로, 생체 조직 중에는 혈관이 겹쳐 있는 영역 12나 깊이 방향으로 벗어난 영역 11때문에 불선명하게 표시되는 영역이 존재한다. 이와 같은 영역을 포함하는 화상에 대하여 관상 구조체 추출 처리나 2치화 처리를 실시한 경우, 관상 구조체로서 추출되어야 하는 영역(도 7c 및 도 7d의 흰색으로 표시된 영역)인 것에도 불구하고, 관상 구조체로서 추출되지 않는 영역(도 7c 및 도 7d의 영역 13 및 14 중의 검게 표시된 영역)이 존재한다.
다음으로, 도 6으로 되돌아와, 프로세서(112)는, 다시 S201의 각 분광 화상을 메모리(117)로부터 읽어내어, 평활화 처리를 실행한다(S205). 당해 처리에는, 이동 평균 필터에 의한 처리나, 가우시안(gaussian) 필터에 의한 처리 등, 공지의 평활화 처리를 이용하는 것이 가능하다. 평활화 처리가 이루어진 각 화상(평활화 화상)은, 일단 메모리(117)에 격납된다.
다음으로, 프로세서(112)는, 각 평활화 화상을 메모리(117)로부터 읽어내어, S204의 2치화 처리에 의하여 관상 구조체(혈관)이라고 해석된 영역 이외의 영역(즉, 도 7d에 있어서 검정색의 계조로 도시된 영역)에 관하여, 화소마다 화소값에 의한 해석 처리를 실행한다(S206). 구체적으로는, 프로세서(112)는, 각 평활화 화상에 관하여, 화상 전체의 평균 화소값을 산출한다. 그리고, 프로세서(112)는, 산출된 평균 화소값을 역치로서, 각 화소의 화소값과 역치를 비교한다. 화소값이 역치보다도 작은 경우에는, 본래이면 혈관으로서 인식되어야 할 개소이기 때문에, 프로세서(112)는 흰색의 계조를 할당한다. 또한, 프로세서(112)는, 화소값이 역치보다도 큰 경우에는, 프로세서(112)는 검정색의 계조를 할당한다. 이 화소값에 의한 해석 처리가 행하여진 후의 각 화상(화소값 해석 화상)은, 일단 메모리(117)에 격납된다.
도 7e는, 본 개시의 일 실시 형태에 관련되는 정보 처리 장치(100)에 있어서 처리된 화상의 예를 도시하는 도면이다. 구체적으로는, 화소값 해석 화상의 예를 도시하는 도면이다. 도 7c 및 도 7d에 있어서 설명한 대로, 관상 구조체 추출 화상에서는 혈관인 것에도 관계없이 관상 구조체로서 인식되지 않는 영역이 존재한다(도 7c 및 도 7d의 영역 13 및 영역 14 등). 도 7e에 도시하는 화소값 해석 처리 화상에 있어서는, 이와 같은 영역 13 및 영역 14 중, 혈관으로서 해석되어야 하는 영역에 흰색의 계조를 할당되어 있다. 따라서, 관상 구조체 추출 처리와 화소값 해석 처리를 조합하여 이용하는 것으로, 보다 정확한 혈관 영역의 해석이 가능하게 된다.
다음으로, 도 6으로 되돌아와, 프로세서(112)는, 메모리(117)에 기억된 2치화 화상과 화소값 해석 화상을 읽어내어, 양(兩) 화상을 합성하는 처리를 행한다(S207). 덧붙여, 당해 합성 방법은, 공지의 합성 방법 중 어느 하나를 적용하여도 무방하다. 합성 후의 화상(합성 화상)은, 메모리(117)에 격납된다.
도 7f는, 본 개시의 일 실시 형태에 관련되는 정보 처리 장치(100)에 있어서 처리된 화상의 예를 도시하는 도면이다. 구체적으로는, 도 7f는, 합성 화상의 예를 도시하는 도면이다. 합성 화상 중, 흰색의 계조로 도시된 영역이 혈관으로서 인식된 영역이다. 도 7f로부터도 분명한 대로, 도 7c나 도 7d에 있어서 혈관으로서 해석할 수 없었던 영역에 관하여, 도 7e에 도시하는 처리에 의하여 보간(補間)되어, 보다 정확한 혈관 영역의 해석을 할 수 있다.
덧붙여, 상기 처리는, 청색광 및 녹색광으로 촬상된 각 분광 화상에 대하여 행하여진다.
이상에 의하여, 프로브(200)로 촬상된 각 분광 화상으로부터 혈관을 추출하기 위한 처리가 종료한다.
6. 광학 농도 산출 처리
도 8은, 본 개시의 일 실시 형태에 관련되는 정보 처리 장치(100)에 있어서 실행되는 처리 플로를 도시하는 도면이다. 구체적으로는, 도 8은, 정보 처리 장치(100)의 프로세서(112)가, 메모리(117)에 기억된 지시 명령을 실행하는 것에 의하여 행하여지는 처리 플로를 도시하는 도면이다.
우선, 프로세서(112)는, 메모리(117)에 기억된 합성 화상(S207에서 생성된 화상)을 읽어내어, 흑백의 반전 처리를 실행한다(S301). 당해 반전 처리는 공지의 방법에 의하여 실행된다. 그리고, 프로세서(112)는, 반전 후의 화상(반전 화상)에 기초하여, 도 6에 기재한 처리에 의하여 혈관으로서 인식되지 않았던 영역, 즉 배경 영역을 특정한다. 다음으로 프로세서(112)는, 도 6의 S205의 각 평활화 화상을 메모리(117)로부터 읽어내어, 배경 영역으로서 특정된 영역에 포함되는 각 화소의 화소값을 추출한다(S302). 다음으로, 프로세서(112)는, 추출된 각 화소값에 기초하여, 배경 영역의 평균 화소값을 산출한다(S303). 덧붙여, 배경 영역의 평균 화소값은, 광학 농도를 산출하는 혈관부의 좌표 위치 (x, y)에 대하여, 좌표 위치 (x, y) 주변의 배경 영역의 평균 화소값을 이용한다. 당해 주변의 배경 영역은, 좌표 위치 (x, y)를 중심으로 하여 미리 결정된 사이즈를 주변 영역으로 하여도 무방하고, 화상 전체를 격자로 분할하고 좌표 위치 (x, y)가 포함되는 격자 내의 배경 영역을 주변 영역으로 하여도 무방하다. 그리고, 프로세서(112)는, 도 7f에 있어서 혈관으로서 인식된 영역에 대응하는 평활화 화상 중의 영역에 관하여, 각 화소의 화소값과 산출된 배경 영역의 평균 화소값으로부터 광학 농도를 산출한다(S304).
구체적으로는, 각 화소에 있어서의 광학 농도 D(x, y)는 이하의 식 (I)에 의하여 산출된다.
Figure pat00001
식 (I)에 있어서, D(x, y)는 좌표 위치 (x, y)에 있어서의 광학 농도를, I(x, y)는 좌표 위치 (x, y)에 있어서의 투과광 강도를, Iin(x, y)는 좌표 위치 (x, y)에 있어서의 입사광 강도를 나타낸다. 여기에서, 투과광 강도는, 평활화 화상 중의 혈관부의 좌표 위치 (x, y)에서 특정되는 화소의 화소값이 이용된다. 또한, 입사광 강도는, S303에 의하여 산출된 배경 영역의 평균 화소값이 이용된다.
상기 식 (I)에 의하여, 각 평활화 화상에 관하여, 각 화소마다 광학 농도가 산출된다. 이것에 의하여, 광학 농도의 산출 처리가 종료한다.
7. 산소 포화도 연산 처리
프로세서(112)는, 메모리(117)에 기억된 지시 명령에 기초하여, 도 6 및 도 8에 도시하는 각 처리에 기초하여 얻어진 정보를 이용하여, 혈액의 산소 포화도를 추정하는 처리를 실행한다. 구체적으로는, 좌표 위치 (x, y)마다, 이하의 식 (II)을 이용하여 산소 포화도가 추정된다.
Figure pat00002
식 (II)에 있어서, D(λ)는, S304에 있어서 산출된 좌표 위치 (x, y)에 있어서의 광학 농도를, s는 좌표 위치 (x, y)에 있어서의 혈액의 산소 포화도, εHbO2 및 εHb는 각각 산소화 헤모글로빈과 탈산소화 헤모글로빈의 몰 흡수 계수, c는 헤모글로빈의 전 농도, d는 혈관 직경을 나타낸다.
여기에서, 산소 포화도 s는, 청색광으로 촬상된 화상으로부터 산출된 각 수치를 대입한 식과, 녹색광으로 촬상된 화상으로부터 산출된 각 수치를 대입한 식의 연립 방정식을 푸는 것에 의하여 연산된다. 즉, 산소 포화도 s는, 이하의 식 (III)에 의하여 연산된다.
Figure pat00003
식 (III)에 있어서, Ψ는 청색광(λ1)으로 촬상된 화상과 녹색광(λ2)으로 촬상된 화상의 좌표 위치 (x, y)에 있어서의 광학 농도의 비(D(λ2)/D(λ1))를, Δλn는 [εHbO2(λn)－εHb(λn)] (n는 1 또는 2)를 나타낸다.
프로세서(112)는, 상기 식 (III)에 기초하여, 화상 중에 포함되는 혈관에 대응하는 1 또는 복수의 좌표 위치 (x, y)의 산소 포화도를 추정한다.
8. 출력 처리
프로세서(112)는, 메모리(117)에 기억된 지시 명령에 기초하여, 추정된 산소 포화도를 혈관 내의 혈액의 상태를 나타내는 지표로서 출력하는 처리를 실행한다. 도 9는, 본 개시의 일 실시 형태에 관련되는 정보 처리 장치(100)로부터 출력된 화상의 예를 도시하는 도면이다. 구체적으로는, 프로세서(112)는, 각 좌표 위치마다 추정된 산소 포화도에 따라 파랑으로부터 빨강의 각 계조로 분류하고, 분류된 계조로 그 좌표 위치에 대응하는 화소를 표시하도록 제어한다. 이 때, 메모리(117)에 기억된 분광 화상을 구성하는 화소 중, 산소 포화도가 추정된 좌표 위치에 대응하는 화소를, 분류된 계조로 치환하여 표시한다.
이상으로부터, 본 실시 형태에 있어서는, 각 좌표 위치마다 혈관 내의 혈액의 상태를 나타내는 지표로서 산소 포화도를 산출할 수 있기 때문에, 혈액의 산소 포화도의 분포 맵을 작성하는 것이 가능하게 되고, 산소 포화도의 낮은 지점이나 높은 지점을 보다 정확하게 분석하는 것이 가능하게 된다.
9. 변형예
상기 실시 형태에 있어서, 혈관 내의 혈액의 상태를 나타내는 지표로서 혈액의 산소 포화도를 추정하였지만, 산소 포화도 대신에, 또는 산소 포화도와 함께 헤모글로빈의 전 농도를 추정하는 것이 가능하다. 구체적으로는, 식 (II)에 있어서, 미지수는 산소 포화도 s와 헤모글로빈 전 농도 c와 혈관 직경 d의 곱인 cd의 2개이다. 혈관 직경 d는, 예를 들어, 혈관에 수직 방향의 화소값의 분포(프로파일)로부터 반치폭을 혈관 직경으로 하는 등, 공지의 방법에 의하여 산출할 수 있다. 따라서, 청색광 및 녹색광으로부터 얻어진 화상에 더하여, 헤모글로빈의 흡수 파장역에 피크 파장이 포함되는 한층 더 다른 광(예를 들어, 청록색광)을 조사하여 얻어진 화상으로부터 식 (II)에서 필요한 수치를 산출하는 것으로, 산소 포화도 s에 더하여 헤모글로빈 전 농도 c를 추정하는 것이 가능하다.
또한, 혈관 내의 혈액의 상태를 나타내는 지표로서 산소 포화도 및/또는 헤모글로빈의 전 농도를 이용하였지만, 당해 지표는, 추정된 각 수치 그 자체가 아니고, 추정된 각 수치를 소정의 범위마다 구획한 분류여도 무방하다. 즉, 지표로서는, 추정된 각 수치 그 자체여도 무방하고, 그 수치에 기초하여 가공된 정보여도 무방하다.　
또한, 혈관 내의 혈액의 상태를 나타내는 지표로서, 분광 화상 중의 소정의 좌표 위치를 소정의 계조로 치환하여 디스플레이(111)에 표시하였지만, 반드시 분광 화상을 이용할 필요는 없다. 예를 들어, 메모리(117)에 기억된 정규화 화상, 평활화 화상, 합성 화상 등을 이용하는 것도 가능하다. 나아가, 디스플레이(111)에 표시할 때에 도 9와 같이 맵 화상 형식으로 출력하였지만, 맵 화상 형식에 한정하지 않고, 생성된 지표를 디스플레이(111)의 소정의 위치(예를 들어 화면 오른쪽 위)에 그 좌표 위치를 나타내는 지시선과 함께 표시하여도 무방하다. 나아가, 출력의 형식으로서 디스플레이(111)에 표시하는 것을 설명하였지만, 정보 처리 장치(100)에 접속된 프린터로부터 출력하도록 하여도 무방하다.
또한, 혈관 내의 혈액의 상태를 나타내는 지표로서, 도 9와 같이 2차원의 맵 화상 형식으로 출력하였지만, 추출된 혈관을 따라 추정된 산소 포화도를 그래프 상에 플롯하도록 하여도 무방하다. 도 10은, 본 개시의 일 실시 형태에 관련되는 정보 처리 장치(100)로부터 출력된 화상의 예를 도시하는 도면이다. 구체적으로는, 도 9의 선분(16) 상에서 산출된 각 산소 포화도를 각 거리마다 플롯한 그래프를 도시한다. 이와 같이, 맵 화상 형식이 아니고, 그래프 형식으로 지표를 디스플레이(111) 상에 표시하는 것도 가능하다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서는, 프로브(200)의 같은 LED(222)로부터 청색광과 녹색광을 주기적으로 전환하여 발광하는 경우에 관하여 설명하였지만, 청색광과 녹색광을 발광하는 LED를 미리 각각 배치시키는 것도 가능하다. 또한, 광원으로서 멀티 컬러 LED를 사용하고, 주기적으로 색을 전환하였지만, 백색광을 이용하는 것도 가능하다. 이 경우, 통상의 이미지 센서를 포함하는 카메라가 아니고, 이른바 분광 카메라를 이용할지, 분광 필터를 이용하여, 청색광 및 녹색광에 의한 각 분광 화상을 촬영하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실시 형태의 혈관 추출 처리에 있어서는, 정규화 처리, 2치화 처리, 평활화 처리, 화소값에 의한 해석 처리, 합성 처리 등을 행하였지만, 반드시 이것들의 처리를 실시할 필요는 없다. 즉, 촬영된 각 분광 화상으로부터 혈관 부분이 추출되면 되고, 정도(精度)가 충분하면 헤시안 행렬에 의한 해석 처리만을 실시하는 것도 가능하다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 프로브(200)에 이미지 센서(212) 등을 배치시켰지만, 당해 프로브(200)는 시스템(1)을 위하여 전용으로 설치된 것일 필요는 없다. 즉, 내시경이나 복강경의 선단(先端) 부분에 본 실시 형태와 마찬가지로 광원을 배치하여 프로브로서 이용하는 것도 가능하다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서, 추정된 산소 포화도 또는 헤모글로빈의 전 농도에 관하여, 각각 상태의 좋고 나쁨을 판단하기 위한 역치를 미리 설정하고, 그 역치에 따라 혈관 내의 혈액의 상태의 좋고 나쁨을 보지(報知)하도록 하여도 무방하다. 예를 들어, 혈관 내의 혈액의 상태가 나쁜 경우에는, 디스플레이(111) 상에 「요(要) 재검사」나 「수술할 때 주의가 필요합니다」 등의 주의 환기를 촉진시키는 표시를 하도록 하여도 무방하다.
본 명세서에서 설명되는 처리 및 수순은, 실시 형태에 있어서 명시적으로 설명된 것에 의하여 뿐만 아니라, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이것들의 조합에 의하여도 실현 가능하다. 구체적으로는, 본 명세서에서 설명된 처리 및 수순은, 집적 회로, 휘발성 메모리, 불휘발성 메모리, 자기 디스크, 광 스토리지 등의 매체에, 당해 처리에 상당하는 로직(logic)를 실장(實裝)하는 것에 의하여 실현된다. 또한, 본 명세서에서 설명되는 처리 및 수순은, 그것들의 처리·수순을 컴퓨터 프로그램으로서 실장하고, 정보 처리 장치나 서버 장치를 포함하는 각종의 컴퓨터에 실행시키는 것이 가능하다.
본 명세서 중에서 설명되는 처리 및 수순이 단일의 장치, 소프트웨어, 컴포넌트, 모듈에 의하여 실행되는 취지가 설명되었다고 하여도, 그와 같은 처리 또는 수순은, 복수의 장치, 복수의 소프트웨어, 복수의 컴포넌트, 및/또는, 복수의 모듈에 의하여 실행되는 것으로 할 수 있다. 또한, 본 명세서 중에서 설명되는 각종 정보가 단일의 메모리나 기억부에 격납되는 취지 설명되었다고 하여도, 그와 같은 정보는, 단일의 장치에 구비된 복수의 메모리 또는 복수의 장치에 분산하여 배치된 복수의 메모리에 분산하여 격납되는 것으로 할 수 있다. 나아가, 본 명세서에 있어서 설명되는 소프트웨어 및 하드웨어의 요소는, 그것들을 보다 적은 구성 요소로 통합하여, 또는, 보다 많은 구성 요소로 분해하는 것에 의하여 실현되는 것으로 할 수 있다.
100: 정보 처리 장치
200: 프로브
300: 광원 제어 장치

Claims (15)

  1. 소정의 지시 명령이 기억되는 것과 함께, 프로브(probe)에 의하여 촬상(撮像)된 생체 조직의 혈관을 포함하는 화상(畵像)이 기억되는 메모리와,
    상기 화상 중의 1 또는 복수의 좌표 위치에 있어서의 상기 혈관 내의 혈액의 상태를 나타내는 지표를 각각 생성하고, 생성된 각 지표를 상기 좌표 위치의 각각에 대응지어 출력하기 위하여, 상기 메모리에 기억된 상기 지시 명령을 실행하도록 구성된 프로세서
    를 포함하는 정보 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지표는, 혈액의 산소 포화도를 연산하는 것에 의하여 생성되는, 정보 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 산소 포화도는, 상기 화상으로부터 특정된 혈관의 좌표 위치에 있어서 산출된 광학 농도에 기초하여 연산되는, 정보 처리 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화상은, 상기 프로브를 상기 생체 조직의 표면에 대하여 접촉시킨 상태에서 촬상된 화상인, 정보 처리 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화상은, 암시야(暗視野) 촬영법에 의하여 촬영된 화상인, 정보 처리 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정보 처리 장치는, 디스플레이를 더 포함하고,
    상기 프로세서는, 상기 지표를 상기 디스플레이에 출력하도록 상기 지시 명령을 실행하는,
    정보 처리 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 화상 또는 상기 화상에 기초하여 생성된 다른 화상 상(上)의 상기 좌표 위치에, 상기 지표를 배치하여 출력하도록 상기 지시 명령을 실행하는, 정보 처리 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화상은, 피크 파장역(波長域)이 다른 복수의 광(光)을 각각 조사(照射)하여 촬상된 화상인, 정보 처리 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로브는, 피크 파장역이 다른 복수의 광을 상기 생체 조직에 대하여 발광(發光) 가능한 LED 광원(光源)을 포함하는, 정보 처리 장치.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 복수의 광의 피크 파장역은, 모두 혈중에 포함되는 헤모글로빈의 광 흡수 파장역 내에 포함되는, 정보 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 광은, 적어도 청색광과 녹색광을 포함하는, 정보 처리 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 좌표 위치는, 상기 화상으로부터 특정된 혈관에 대응하는 좌표 위치인, 정보 처리 장치.
  13. 프로브에 의하여 촬상된 생체 조직의 혈관을 포함하는 화상이 기억되는 메모리를 포함하는 컴퓨터를,
    상기 화상 중의 1 또는 복수의 좌표 위치에 있어서의 상기 혈관 내의 혈액의 상태를 나타내는 지표를 각각 생성하고, 생성된 각 지표를 상기 좌표 위치의 각각에 대응지어 출력하기 위한 처리를 실행하도록 구성된 프로세서,
    로서 기능시키는 프로그램.
  14. 프로세서가 메모리에 기억된 소정의 지시 명령을 실행하는 것에 의하여 이루어지는 방법이며,
    프로브에 의하여 촬상된 생체 조직의 혈관을 포함하는 화상을 기억하는 단계와,
    상기 화상 중의 1 또는 복수의 좌표 위치에 있어서의 상기 혈관 내의 혈액의 상태를 나타내는 지표를 각각 생성하는 단계와,
    생성된 각 지표를 상기 좌표 위치의 각각에 대응지어 출력하는 단계
    를 포함하는 방법.
  15. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 정보 처리 장치와,
    상기 정보 처리 장치와 통신 가능하게 접속되고, 피크 파장역이 다른 복수의 광을 조사 가능한 광원, 및 상기 광원으로부터 조사된 광 중 생체 조직의 표면을 반사하여 온 광을 검출하는 이미지 센서를 포함하는 프로브
    를 포함하는 시스템.
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