WO2011099364A1 - 蛍光内視鏡装置 - Google Patents

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light
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康成 石原
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    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
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    • G01N2021/6484—Optical fibres

Definitions

  • the present invention relates to a fluorescence endoscope apparatus.
  • imaging of the generated drug fluorescence is performed by irradiating an observation target site administered with a fluorescent dye that specifically accumulates in a lesion such as a cancer cell with excitation light that excites the fluorescent dye to generate drug fluorescence.
  • a fluorescence endoscope apparatus capable of obtaining a fluorescent image with high luminance at a lesion (see, for example, Patent Document 1).
  • the intensity of reflected light obtained from the same observation target portion irradiated with reference light is converted into a fluorescence image based on the fluorescence intensity obtained from the observation target portion irradiated with excitation light.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a fluorescence endoscope apparatus that can acquire quantitative information of a subject.
  • One aspect of the present invention is a light source that irradiates a subject with excitation light and reference light, a fluorescence image acquisition unit that captures fluorescence generated in the subject by irradiation of the excitation light from the light source, and acquires a fluorescence image;
  • a reference image acquisition unit that captures a return light returning from the subject by irradiation of the reference light from the light source and acquires a reference image, and the fluorescent image acquisition unit using the reference image acquired by the reference image acquisition unit
  • a corrected fluorescent image generating unit that corrects the fluorescent image acquired by the step of generating a corrected fluorescent image, and an effective region in which a luminance value in the corrected fluorescent image generated by the corrected fluorescent image generating unit is within a predetermined error range
  • An effective region setting unit for setting a region, a region extracting unit for extracting a high luminance region in which the luminance value in the corrected fluorescence image is equal to or greater than a predetermined threshold, and
  • the fluorescent image acquisition unit when excitation light emitted from a light source is irradiated on a subject, a fluorescent image of fluorescence generated in the subject is acquired by the fluorescent image acquisition unit.
  • the reference image of the return light is acquired by the reference image acquisition unit.
  • the corrected fluorescence image generation unit corrects the fluorescence image for the same subject with the reference image, thereby generating a corrected fluorescence image in which a change in fluorescence intensity depending on the observation distance and the observation angle is reduced.
  • the luminance value on the corrected fluorescent image may have an error depending on the position on the image.
  • the effective area setting unit it is possible to distinguish the high luminance area extracted by the area extracting unit from those having high and low luminance values. . Therefore, it is possible to selectively display effective and quantitative information with little error due to the effect of the observation distance and observation angle of the subject by displaying whether or not the high luminance area exists within the effective area by the display unit. Can be obtained.
  • the corrected fluorescence image generation unit may divide the fluorescence image by the reference image. By comprising in this way, a correction
  • the said display part is good also as displaying the said effective area
  • the display unit may display the image information of the high brightness area.
  • the image information include an average luminance value and an area in the high luminance area.
  • the display unit may display the image information of the high luminance region in the vicinity of the high luminance region on the corrected fluorescent image.
  • the effective area setting unit may set the effective area within a predetermined range from the center of the corrected fluorescence image. There is a tendency that the error amount of the luminance value is smaller as the observation distance and the observation angle with respect to the subject are smaller, and the error amount of the luminance value is larger as the observation distance and the observation angle are larger. With this configuration, it is possible to set an effective area with high reliability when the subject is viewed from the front.
  • the effective area setting unit uses the effective area measured with a standard sample that generates fluorescence having a uniform intensity within the observation range as the subject, and the effective area in the corrected fluorescent image of the other subject. It may be set as an area.
  • an endoscope scope having the excitation light and the reference light irradiation unit and the fluorescence and the return light receiving unit at a distal end portion, the effective region setting unit of the endoscope scope
  • the effective area may be set based on scope information regarding the irradiation unit and the light receiving unit.
  • scope information include the number of irradiation units and observation angles of irradiation units and light receiving units.
  • a circular effective area around the optical axis is set, and when light is irradiated from multiple irradiation units, the irradiation range of all irradiation units It is also possible to set an oval effective region that includes Also, when observing the subject from the front, the effective area is within the specified range from the center of the image, and when observing the body cavity wall at a wide angle in the lumen, the annular area excluding the center of the image is effective. It may be a region.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fluorescence endoscope apparatus according to a first embodiment of the present invention. It is an enlarged view of the monitor of FIG. It is the figure which showed the case where the extracted high-intensity area
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing another scope that can be replaced with the scope of FIG. 9. It is the figure which showed the correction
  • FIG. 10 is a schematic block diagram of the fluorescence endoscope apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. It is an enlarged view of the scope and phantom of FIG. It is the figure which showed the luminance distribution in the correction
  • the fluorescence endoscope apparatus 100 includes an elongated scope 2 inserted into a body cavity, and an illumination unit 20 including a light source 10 that emits illumination light emitted from the distal end 2a of the scope 2.
  • An imaging unit 30 that is arranged in the scope 2 and acquires image information of the observation target region X that is a subject, an image processing unit 40 that processes the image information acquired by the imaging unit 30, and an image processing unit 40 And a monitor 50 for displaying processed images and image information.
  • the light source 10 includes a xenon lamp (Xe lamp) 11 that emits illumination light, an excitation light filter 13 that extracts white light (reference light) including excitation light from the illumination light emitted from the xenon lamp 11, and an excitation light filter 13. And a coupling lens 15 that condenses white light including the extracted excitation light.
  • the excitation light filter 13 cuts out white light including excitation light having a wavelength band of 400 nm or more and 740 nm or less.
  • the illumination unit 20 includes a light guide fiber 21 disposed over substantially the entire length of the scope 2 in the longitudinal direction, and a diffusion lens 23 disposed at the distal end 2 a of the scope 2.
  • the light guide fiber 21 guides white light including excitation light collected by the coupling lens 15 to the distal end 2 a of the scope 2.
  • the diffuser lens 23 diffuses white light including excitation light guided by the light guide fiber 21 and irradiates the observation target portion X with the diffused light.
  • the imaging unit 30 collects return light returning from the observation target site X irradiated with white light including excitation light by the illumination unit 20, and the return light collected by the objective lens 31 for each wavelength.
  • the objective lens 31 is disposed in parallel with the diffusion lens 23 at the distal end 2 a of the scope 2.
  • the beam splitter 33 reflects light (excitation light and fluorescence) having a wavelength longer than the excitation wavelength among the return light, and transmits white light (return light) having a shorter wavelength than the excitation wavelength.
  • the imaging unit 30 includes an excitation light cut filter 35 that blocks excitation light and transmits only fluorescence (for example, near infrared fluorescence) out of excitation light and fluorescence reflected by the beam splitter 33, and excitation light.
  • a condensing lens 37A that condenses the fluorescence that has passed through the cut filter 35
  • a condensing lens 37B that condenses the white light that has passed through the beam splitter 33
  • a fluorescence imaging unit that photographs the fluorescence collected by the condensing lens 37A 38 and a white light photographing unit 39 for photographing white light condensed by the condenser lens 37B.
  • the excitation light cut filter 35 is configured to transmit only fluorescence having a wavelength band of 765 nm or more and 850 nm or less, for example.
  • the fluorescence photographing unit 38 is, for example, a fluorescent high sensitivity monochrome CCD.
  • the fluorescence imaging unit 38 acquires fluorescence image information by imaging fluorescence.
  • the white light photographing unit 39 is a color CCD for white light, for example, and includes a mosaic filter (not shown).
  • the white light photographing unit 39 obtains white light image information by photographing white light.
  • the image processing unit 40 includes an image generation unit (fluorescence image acquisition unit, reference image acquisition unit) 41 that generates a fluorescence image and a white light image (reference image), and a fluorescence image generated by the image generation unit 41 as a white light image. And an image correction unit (corrected fluorescence image generation unit) 43 that corrects the image by the above.
  • the image generation unit 41 generates a two-dimensional fluorescence image from the fluorescence image information acquired by the fluorescence imaging unit 38, and generates a two-dimensional white light image from the white light image information acquired by the white light imaging unit 39. It is designed to generate.
  • the image correcting unit 43 corrects the fluorescent image by dividing the fluorescent image of the same observation target site X by the white light image. As a result, a corrected fluorescence image in which a change in fluorescence intensity depending on an observation distance, an observation angle, or the like in the fluorescence image is reduced is generated.
  • the image correcting unit 43 outputs the white light image and the generated corrected fluorescent image to the monitor 50.
  • the image processing unit 40 extracts a region of pixels having a luminance value equal to or higher than a predetermined threshold on the corrected fluorescent image generated by the image correcting unit 43 (hereinafter referred to as “high luminance region”). 45, an effective area setting unit 47 for setting an effective luminance area (hereinafter referred to as “effective area”) in the corrected fluorescent image, and a high luminance area extracted by the area extracting unit 45 exists in the effective area. And a determination unit 49 for determining whether or not.
  • a predetermined threshold value is input to the area extraction unit 45 in advance.
  • the effective area setting unit 47 is a pixel that is displayed with a fluorescence intensity within a predetermined error range (for example, within ⁇ 10% or ⁇ 20%) with respect to the fluorescence intensity at the center pixel of the corrected fluorescence image. This area is set as an effective area.
  • a circle formed with a predetermined radius (a predetermined number of pixels) from the center of the image is set as the effective area.
  • a highly effective area can be set.
  • the determination unit 49 calculates image information for a high-intensity region determined to exist within the effective region, and does not calculate image information for a high-intensity region determined not to exist within the effective region.
  • Examples of the image information include an average luminance value and an area in the high luminance area.
  • the monitor 50 can simultaneously display the white light image and the corrected fluorescence image sent from the image correction unit 43. In addition, the monitor 50 displays the outer edge of the effective area set by the effective area setting unit 47 on the corrected fluorescent image, or displays the image information of the high luminance area calculated by the determination unit 49. It has.
  • the display unit 51 calculates the calculated image information of the high luminance region, specifically, the average luminance value (Average) and The area (Area) is displayed. Further, when the determination unit 49 determines that the high luminance region is not included in the effective region, the display unit 51 displays the average luminance value (Average) and area (Area) of the high luminance region as NA (Not Available). ) Is displayed.
  • the fluorescent dye is attached to or absorbed by the observation target part X.
  • the light source 10 is activated, and the distal end 2a of the scope 2 is inserted into the body cavity so as to face the observation target site X.
  • White light including excitation light emitted from the xenon lamp 11 and cut out by the excitation light filter 13 is collected by the coupling lens 15 and guided to the distal end 2 a of the scope 2 by the light guide fiber 21. Then, the white light including the excitation light is diffused by the diffusion lens 23 and irradiated to the observation target portion X.
  • the fluorescent substance contained therein is excited by excitation light to emit fluorescence, and white light and a part of the excitation light are reflected on the surface.
  • These fluorescence, white light and excitation light are collected by the objective lens 31, and light having an excitation wavelength or longer, that is, excitation light and fluorescence are reflected by the beam splitter 33, and white light having a wavelength shorter than the excitation wavelength is transmitted. It is done.
  • the excitation light and fluorescence reflected by the beam splitter 33 are removed by the excitation light cut filter 35, and only the fluorescence is condensed by the condenser lens 37A and photographed by the fluorescence photographing unit 38. Thereby, fluorescence image information of the observation target site X is acquired in the fluorescence imaging unit 38.
  • the white light that has passed through the beam splitter 33 is condensed by the condenser lens 37 ⁇ / b> B and photographed by the white light photographing unit 39. Thereby, white light image information of the observation target part X is acquired in the white light photographing unit 39. Either fluorescent image information or white light image information may be acquired first or at the same time.
  • the fluorescence image information acquired by the fluorescence imaging unit 38 and the white light image information acquired by the white light imaging unit 39 are input to the image generation unit 41 of the image processing unit 40, respectively.
  • the image generation unit 41 a two-dimensional fluorescent image is generated based on the fluorescent image information, and a two-dimensional white light image is generated based on the white light image information.
  • the fluorescent image and white light image generated by the image generation unit 41 are sent to the image correction unit 43.
  • the corrected fluorescent image is generated by dividing the fluorescent image by the white light image.
  • the generated corrected fluorescence image is sent to the region extraction unit 45 and, as shown in FIG. 2, is sent to the monitor 50 together with the white light image for display.
  • a pixel group having a luminance value equal to or higher than a predetermined threshold input in advance on the corrected fluorescence image is extracted as a high luminance region H, as shown in FIG.
  • the effective area setting unit 47 causes the fluorescence intensity to have a luminance value of 1800 to 2200.
  • a circular area as displayed below is set as the effective area E. Then, as shown in FIGS. 3 and 4, the outer edge of the set effective area E is displayed on the corrected fluorescence image by the display unit 51.
  • the determination unit 49 As shown in FIG. 3, when the extracted high luminance region H exists outside the effective region E, the high luminance region H is included in the effective region E by the determination unit 49. It is determined that there is no. In addition, the display unit 51 displays “NA” in [Average] and [Area].
  • the determination unit 49 determines that the high luminance region H is included in the effective region E, The image information is calculated.
  • the display unit 51 displays the numerical values calculated in [Average] and [Area] of the high luminance region H.
  • [Average] of the high brightness area H is 1550
  • [Area] is 8000.
  • the fluorescence endoscope apparatus 100 in the corrected fluorescence image, an error occurs in the luminance value according to the position on the image due to the difference in the irradiation distribution of the excitation light and the reference light. Even if it is, the image information is calculated and displayed only for the high-intensity region H existing in the effective region E, so that effective and quantitative image information with less error due to the influence of the observation distance and the observation angle is obtained. Can be acquired selectively.
  • the image information is calculated and displayed only for the high luminance region H existing in the effective region E.
  • the effective area E can be distinguished from the outside of the effective area E by displaying the outer edge of the effective area E or changing the color in the effective area E from the color of another area.
  • Image information may also be displayed for a high brightness area existing outside. Further, the high brightness area outside the effective area E is not displayed on the image, or the image information is not displayed, and only the high brightness area H existing in the effective area E is displayed on the image, The effective area E may not be displayed on the corrected fluorescence image by displaying the image information.
  • the region extraction unit 45 extracts one high-luminance region H on the corrected fluorescent image, but as a first modification, the high-luminance region on the same corrected fluorescent image is used. Two or more H may be extracted at the same time.
  • the determination unit 49 may calculate image information only for the high-intensity region H existing in the effective region E, and may not calculate image information for the high-intensity region H that does not exist in the effective region E. .
  • the display part 51 should just display the calculated image information in the vicinity of the high-intensity area
  • the image information of any of the high brightness areas H1 and H2 may not be calculated.
  • the image information of each of the high brightness areas H1 and H2 is calculated and displayed in the vicinity thereof. (In the figure, the average luminance value 1400 of the high luminance region H1 and the average luminance value 2450 of the high luminance region H2). In this way, it is possible to easily grasp the image information of the plurality of high brightness areas H1 and H2 on the corrected fluorescence image.
  • one effective area E is set on the corrected fluorescent image.
  • a plurality of effective areas E are simultaneously set in the same corrected fluorescent image. It is good.
  • the fluorescence displayed with the luminance value 2000 at the center of the corrected fluorescent image has an error amount of ⁇ 10% (luminance value 1800 or more and 2000).
  • the area displayed in the following) is the effective area E1
  • the area displayed with an error amount of ⁇ 20% (brightness value 1600 or more and 2400 or less) may be the effective area E2.
  • the display unit 51 displays the image information of the high luminance area H2 in the vicinity thereof (see FIG. 7).
  • the average luminance value 2700 of the high luminance area H2 is not displayed in the vicinity of the high luminance area H1 that is not included in any of the effective areas E1 and E2.
  • the image information of each of the high luminance areas H1 and H2 is stored in the respective areas. It may be displayed in the vicinity (in the figure, the average luminance value 1300 of the high luminance region H1 and the average luminance value 2700 of the high luminance region H2). In this case, the colors in the effective areas E1 and E2 may be changed and displayed, or the color and the like of the image information may be changed and displayed for each of the area effective areas E1 and E2. In this way, it is possible to make it easier to grasp image information according to the accuracy of the required luminance value error.
  • the luminance value of the high luminance region H1 has an error amount in the range of ⁇ 20%, so that the fluorescence intensity is in the luminance value range of 1040 to 1560. Further, since the luminance value of the high luminance region H2 has an error amount in the range of ⁇ 10%, it can be seen that the fluorescence intensity is in the range of the luminance value from 2430 to 2970.
  • a fluorescence endoscope apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described.
  • a scope (endoscope scope) 202 includes an IC chip 261 that stores scope information regarding the scope 202, and the light source 210 is an IC chip.
  • the second embodiment is different from the first embodiment in that a scope determination unit 263 that determines the scope information stored in the H.261 is provided.
  • portions having the same configuration as those of the fluorescence endoscope apparatus 100 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the scope 202 includes an irradiation unit 265 configured by the light guide fiber 21 and the diffusion lens 23, and a light receiving unit 267 configured by the objective lens 31.
  • the observation angles of the irradiation unit 265 and the light receiving unit 267 are set so that the observation target site X is observed from the front.
  • the scope 202 is provided so as to be exchangeable with other scopes 202A and 202B having different uses and specifications as shown in FIGS.
  • the scope 202 ⁇ / b> A includes two irradiation units 265 and light receiving units 267 in which an observation angle is set so that the observation target site X is viewed from the front.
  • the scope 202A is configured to irradiate excitation light and reference light on a substantially elliptical irradiation range centered on the optical axis of each irradiation unit 265.
  • the scope 202B is used when observing at a peripheral portion slightly from the center of the image, and observes a body cavity wall or the like at a wide angle in a state of being arranged along a lumen such as an esophagus or a large intestine.
  • a lumen such as an esophagus or a large intestine.
  • the scope 202B is configured to irradiate excitation light and reference light at a wide angle from the irradiation unit 165 toward the entire circumferential direction such as a body cavity wall.
  • the IC chip 261 stores unique information for each of the scopes 202, 202A, 202B, and is disposed at the light source side base end of each scope 202, 202A, 202B.
  • Examples of the scope information include the number of irradiation units 265 and observation angles of the irradiation units 265 and the light receiving units 267.
  • the scope discriminating unit 263 reads out the scope information stored in the IC chip 261 and outputs the information to the effective area setting unit 247.
  • the effective region setting unit 247 sets an effective region having a position and shape appropriate for observing the observation target site X based on the scope information sent from the scope determination unit 263.
  • the display unit 51 displays the outer edge or displays the inside of the effective area in a color different from that outside the effective area according to the shape of the set effective area.
  • any scope 202 connected to the light source 210 by the scope determination unit 263 is discriminated from the IC chip 261, and the scope information is input to the effective area setting unit 247.
  • the effective region E including all the irradiation ranges of the excitation light and the reference light irradiated from each irradiation unit 265 based on the scope information by the effective region setting unit 247. Is set.
  • the outer edge of the oval effective area E is displayed by the display unit 51 as shown in FIG.
  • the effective area setting unit 247 sets an effective area E that is observed in the peripheral part slightly from the center of the image based on the scope information.
  • the annular effective area E excluding the central part is displayed by the display unit 51 in a color different from the color outside the effective area E.
  • the effective region E is set based on the scope information by the effective region setting unit 247, so that the use is made according to the observation target and the observation method.
  • a practical and highly reliable effective area E can be set for each of the scopes 202, 202A, and 202B having different specifications.
  • the scope determination unit 263 reads the scope information from the IC chip 261 and outputs the scope information to the effective region setting unit 247.
  • the effective region setting unit 247 is manually used using an input device such as a keyboard. It is good also as inputting scope information.
  • the effective area setting unit 247 sets the effective area E based on the scope information. For example, the operator manually sets the effective area E according to the observation target and the observation method. The effective region E may be set by operating 247.
  • the fluorescence endoscope apparatus 300 includes an information storage unit 371 that stores standard sample information obtained by the image processing unit 340 observing a phantom (standard sample) Y.
  • the effective region setting unit 347 is different from the first embodiment in that the effective region is set based on the standard sample information.
  • portions having the same configuration as those of the fluorescence endoscope apparatus 100 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the phantom Y As the phantom Y, a flat plate that generates fluorescent light with uniform intensity over almost the entire region is used. For example, as shown in FIG. 15, the phantom Y has a fluorescence intensity displayed at a luminance value of 2000 at the center of the corrected fluorescence image obtained when viewed from the front.
  • the information storage unit 371 can store the effective region set in the corrected fluorescent image of the phantom Y by the effective region setting unit 347.
  • the luminance value error amount is in the range of ⁇ 10% (the fluorescent intensity is displayed in the luminance value range of 1900 to 2100), and the error amount is in the range of ⁇ 10 to ⁇ 20% ( A region constituted by a range in which the fluorescence intensity is displayed with a luminance value of 1800 or more and 1900 or less and an error amount in a range of +10 to + 20% (a range in which the fluorescence intensity is displayed with a luminance value of 2100 or more and 2200 or less). 17 is stored as an effective area E as shown in FIG.
  • the operation of the thus configured fluorescence endoscope apparatus 300 according to the present embodiment will be described.
  • it is effective when the corrected fluorescence image of the observation target site X is generated by the image correction unit 43.
  • the effective region E of the phantom Y stored in the information storage unit 371 is read out by the region setting unit 347 and set in the corrected fluorescence image of the observation target site X.
  • the luminance value error due to the influence of the observation distance and the observation angle clearly appears.
  • the effective area E is set with high accuracy in the corrected fluorescence image of the observation target site X.
  • the fluorescence endoscope apparatus 300 selects an arbitrary effective region E from an information storage unit 371 in which effective regions E of other phantoms having different shapes are stored. It is good also as providing.
  • any phantom may be used as long as it is formed of a phosphor that emits fluorescence having a uniform intensity over the entire region.
  • a phantom Z having a lumen shape having a fluorescence intensity of 2000 as shown in FIG. It is done.
  • the scope 2 is inserted into the hollow interior of the phantom Z and the inner wall is observed at a wide angle, for example, as shown in FIG. 20, a corrected fluorescence image is generated in which a higher luminance value is obtained in the annular portion around the center portion. Is done.
  • the corrected fluorescence image includes a range including the central portion where the fluorescence intensity is displayed with a luminance value of 1800 or less, a range where the fluorescence intensity is displayed with a luminance value of 1800 or more and 2200 or less, and a fluorescence intensity around the range. And a range displayed with a luminance value of 2200 or more.
  • a range displayed with a luminance value of 2200 or more displayed with a luminance value of 2200 or more.
  • an annular region displayed with luminance values of 1800 or more and 2200 or less suitable for observing the inner wall of the esophagus or the large intestine at a wide angle can be set as the effective region E.
  • the effective areas E of a plurality of phantoms Y having different shapes and fluorescence intensities are stored in the information storage unit 371, and the operation of the selection unit 373 allows the phantom Y suitable for the observation target and the observation method.
  • the effective region E and using it for the corrected fluorescence image of the observation target site X various variations can be observed with high accuracy.
  • the image processing unit 440 includes a situation determining unit 481 that determines an observation situation, and the effective region setting unit 447 is provided from the situation determining unit 481. This is different from the first embodiment in that the effective area E is set based on the instruction.
  • portions having the same configuration as those of the fluorescence endoscope apparatus 100 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the situation determination unit 481 sets a situation determination region having a predetermined size in the white light image generated by the image generation unit 41.
  • the situation determination area is, for example, within a circle formed with a predetermined radius (a predetermined number of pixels) from the center of the image.
  • the situation determination unit 481 determines whether or not an area having a luminance value equal to or less than a predetermined threshold is included in the situation determination area.
  • the situation determination unit 481 displays a body cavity wall in a lumen such as the esophagus or the large intestine at a wide angle when the pixel area below the threshold is included in the situation determination area C.
  • the discrimination result discriminated by the situation discrimination unit 481 is output to the effective area setting unit 447.
  • the effective region setting unit 447 sets an annular effective region E excluding the central portion of the corrected fluorescence image as illustrated in FIG. It is like that.
  • the effective region setting unit 447 is formed with a predetermined radius from the center of the corrected fluorescent image as shown in FIG. 26 when a determination result indicating that the observation is performed in front view is input from the situation determination unit 481.
  • a circular effective area E is set.
  • the observation state is changed by changing the shape of the effective region E based on the determination result according to the observation state of the state determination unit 481. Even if it changes, it can be observed by the effective area E with high reliability.
  • the embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings.
  • the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design changes and the like within a scope not departing from the gist of the present invention.
  • the present invention is not limited to those applied to the above-described embodiments and modifications, and may be applied to embodiments that appropriately combine these embodiments and modifications, and is not particularly limited. .

Abstract

　被写体の定量的な情報を取得する。観察対象部位（Ｘ）に励起光および参照光を照射する光源（１０）と、光源（１０）からの励起光の照射により観察対象部位（Ｘ）において発生した蛍光を撮影し蛍光画像を取得したり、参照光の照射により観察対象部位（Ｘ）から戻る戻り光を撮影し参照画像を取得したりする画像生成部（４１）と、画像生成部（４１）により取得された参照画像を用いて蛍光画像を補正し補正蛍光画像を生成する画像補正部（４３）と、画像補正部（４３）により生成された補正蛍光画像における輝度値が所定の誤差範囲内の有効領域を設定する有効領域設定部（４７）と、補正蛍光画像における輝度値が所定の閾値以上の高輝度領域を抽出する領域抽出部（４５）と、領域抽出部（４５）により抽出された高輝度領域をこの高輝度領域が有効領域内に存在するか否かを識別可能に表示する表示部（５１）とを備える蛍光内視鏡装置（１００）を提供する。

Description

蛍光内視鏡装置
　本発明は、蛍光内視鏡装置に関するものである。
　従来、癌細胞等の病変部に特異的に集積する蛍光色素を投与した観察対象部位に対し、蛍光色素を励起して薬剤蛍光を発生させる励起光を照射し、発生した薬剤蛍光を撮影することにより、病変部における輝度が高い蛍光画像を得ることができる蛍光内視鏡装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の蛍光内視鏡装置は、励起光を照射した観察対象部位から得られる蛍光の強度に基づく蛍光画像を、参照光を照射した同一の観察対象部位から得られる反射光の強度に基づく参照画像で除算することにより、蛍光画像における観察距離や観察角度等に依存する蛍光強度変化を補正することとしている。
特開２００６－１７５０５２号公報
　しかしながら、蛍光と反射光とでは観察距離や観察角度に対する依存性が異なるため、特許文献１に記載の蛍光内視鏡装置のように蛍光画像を参照画像によって除算したとしても、観察距離や観察角度の影響を完全に補正することができない。例えば、観察距離や観察角度に応じて励起光および参照光の照射分布が異なることにより、画像の中心部と周辺部とでは誤差が生じるという問題がある。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、被写体の定量的な情報を取得することができる蛍光内視鏡装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
　本発明の一態様は、被写体に励起光および参照光を照射する光源と、該光源からの前記励起光の照射により前記被写体において発生した蛍光を撮影し蛍光画像を取得する蛍光画像取得部と、前記光源からの前記参照光の照射により前記被写体から戻る戻り光を撮影し参照画像を取得する参照画像取得部と、該参照画像取得部により取得された前記参照画像を用いて前記蛍光画像取得部により取得された前記蛍光画像を補正し補正蛍光画像を生成する補正蛍光画像生成部と、該補正蛍光画像生成部により生成された前記補正蛍光画像における輝度値が所定の誤差範囲内となる有効領域を設定する有効領域設定部と、前記補正蛍光画像における前記輝度値が所定の閾値以上の高輝度領域を抽出する領域抽出部と、該領域抽出部により抽出された前記高輝度領域を該高輝度領域が前記有効領域内に存在するか否かを識別可能に表示する表示部とを備える蛍光内視鏡装置である。
　本発明によれば、光源から発せられた励起光が被写体に照射されると、蛍光画像取得部により被写体において発生した蛍光の蛍光画像が取得される。また、光源から励起光とともに発せられた参照光が被写体に照射されると、参照画像取得部によりその戻り光の参照画像が取得される。そして、補正蛍光画像生成部において、同一の被写体に対する蛍光画像が参照画像で補正されることにより、観察距離や観察角度に依存する蛍光強度変化を軽減した補正蛍光画像が生成される。
　観察距離や観察角度に応じて励起光および参照光の照射分布が異なることにより、補正蛍光画像上の輝度値は画像上の位置に応じて誤差が生じている場合がある。この場合において、有効領域設定部により補正蛍光画像に有効領域を設定することで、領域抽出部により抽出される高輝度領域について輝度値の有効性が高いものと低いものとで区別することができる。したがって、表示部により、高輝度領域が有効領域内に存在するか否かを識別可能に表示することで、被写体の観察距離や観察角度の影響による誤差が少ない有効かつ定量的な情報を選択的に取得することができる。
　上記態様においては、前記補正蛍光画像生成部が、前記蛍光画像を前記参照画像で除算することとしてもよい。
　このように構成することで、簡易な演算処理により定量性の高い補正蛍光画像を生成することができる。
　上記態様においては、前記表示部が、前記補正蛍光画像上に前記有効領域を他の領域と識別可能に表示することとしてもよい。
　このように構成することで、補正蛍光画像の有効領域内に存在する高輝度領域を補正蛍光画像上で一見して識別することができる。
　上記態様においては、前記表示部が、前記高輝度領域の画像情報を表示することとしてもよい。
　このように構成することで、補正蛍光画像の有効領域内に存在する高輝度領域についての具体的な情報を容易に把握することができる。画像情報としては、例えば、高輝度領域内の平均輝度値や面積等が挙げられる。
　上記態様においては、前記表示部が、前記高輝度領域の前記画像情報を前記補正蛍光画像上のその高輝度領域の近傍に表示することとしてもよい。
　このように構成することで、有効な高輝度領域の画像情報を補正蛍光画像上で容易に把握することができる。
　上記態様においては、前記有効領域設定部が、前記補正蛍光画像の中心から所定の範囲内を前記有効領域とすることとしてもよい。
　被写体に対する観察距離や観察角度が小さいほど輝度値の誤差量が小さく、観察距離や観察角度が大きくなるほど輝度値の誤差量が大きくなる傾向にある。このように構成することで、被写体を正面視して観察する場合に信頼性が高い有効領域を設定することができる。
　上記態様においては、前記有効領域設定部が、観察範囲内で均一な強度の蛍光を発生する標準試料を前記被写体として測定された前記有効領域を、他の前記被写体の前記補正蛍光画像における前記有効領域として設定することとしてもよい。
　観察範囲内で均一な強度の蛍光を発生する標準試料の補正蛍光画像には、観察距離および観察角度の影響による輝度値の誤差が明確に表れる。したがって、標準試料の補正蛍光画像における輝度の実測値に基づいて、他の被写体の補正蛍光画像に精度が高い有効領域を設定することができる。
　上記態様においては、先端部分に前記励起光および前記参照光の照射部および前記蛍光および前記戻り光の受光部を有する内視鏡スコープを備え、前記有効領域設定部が、前記内視鏡スコープの前記照射部および前記受光部に関するスコープ情報に基づいて前記有効領域を設定することとしてもよい。
　このように構成することで、観察対象および観察方法に応じて、用途や仕様が異なる内視鏡スコープごとに実用的で信頼性が高い有効領域を設定することができる。スコープ情報としては、例えば、照射部の数や照射部および受光部の観察角度等が挙げられる。例えば、単一の照射部から光が照射される場合はその光軸を中心とする円形状の有効領域を設定し、複数の照射部から光が照射される場合は全ての照射部の照射範囲を含むような長円形状の有効領域を設定することとしてもよい。また、被写体を正面視して観察する場合は画像の中心から所定の範囲内を有効領域とし、管腔内で体腔壁を広角で観察する場合は画像の中心部を除く環状の範囲内を有効領域とすることとしてもよい。
　本発明によれば、被写体の定量的な情報を取得することができるという効果を奏する。
本発明の第１の実施形態に係る蛍光内視鏡装置の概略構成図である。 図１のモニタの拡大図である。 抽出された高輝度領域が有効領域外に存在する場合を示した図である。 抽出された高輝度領域が有効領域内に存在する場合を示した図である。 本発明の第１の実施形態の第１の変形例に係る蛍光内視鏡装置により抽出した複数の高輝度領域が有効領域外に存在する場合を示した図である。 本発明の第１の実施形態の第１の変形例に係る蛍光内視鏡装置により抽出した複数の高輝度領域が有効領域内に存在する場合を示した図である。 本発明の第１の実施形態の第２の変形例に係る蛍光内視鏡装置により抽出した複数の高輝度領域の一方が複数の有効領域のいずれかに存在する場合を示した図である。 本発明の第１の実施形態の第２の変形例に係る蛍光内視鏡装置により抽出した複数の高輝度領域がそれぞれ複数の有効領域のいずれかに存在する場合を示した図である。 本発明の第２の実施形態に係る蛍光内視鏡装置の概略構成図である。 図９のスコープと交換可能な他のスコープを示す概略図である。 図９のスコープと交換可能な別の他のスコープを示す概略図である。 図１０のスコープを用いて得られる補正蛍光画像を示した図である。 図１１のスコープを用いて得られる補正蛍光画像を示した図である。 本発明の第３の実施形態に係る蛍光内視鏡装置の概略構成図である。 図１３のスコープとファントムの拡大図である。 図１５のファントムの補正蛍光画像における輝度分布を示した図である。 図１５のファントムの有効領域を示した図である。 本発明の第３の実施形態の変形例に係る蛍光内視鏡装置の概略構成図である。 他のファントムとスコープの拡大図である。 図１９のファントムの補正蛍光画像を示した図である。 図１９のファントムの有効領域を示した図である。 本発明の第４の実施形態の変形例に係る蛍光内視鏡装置の概略構成図である。 図２２の画像生成部により生成される白色光画像を示した図である。 図２２の画像生成部により生成される別の白色光画像を示した図である。 図２３の白色光画像を用いた補正蛍光画像を示した図である。 図２４の白色光画像を用いた補正蛍光画像を示した図である。
〔第１の実施形態〕
　以下、本発明の第１の実施形態に係る蛍光内視鏡装置について、図面を参照して説明する。
　本実施形態に係る蛍光内視鏡装置１００は、図１に示すように、体腔内に挿入される細長いスコープ２と、スコープ２の先端２ａから射出させる照明光を発する光源１０を備える照明ユニット２０と、スコープ２内に配置され、被写体である観察対象部位Ｘの画像情報を取得する撮影ユニット３０と、撮影ユニット３０により取得された画像情報を処理する画像処理部４０と、画像処理部４０により処理された画像および画像情報等を表示するモニタ５０とを備えている。
　光源１０は、照明光を発するキセノンランプ（Ｘｅランプ）１１と、キセノンランプ１１から発せられた照明光から励起光を含む白色光（参照光）を切り出す励起光フィルタ１３と、励起光フィルタ１３により切り出された励起光を含む白色光を集光するカップリングレンズ１５とを備えている。励起光フィルタ１３は、例えば、波長帯域が４００ｎｍ以上７４０ｎｍ以下の励起光を含む白色光を切り出すようになっている。
　また、照明ユニット２０には、スコープ２の長手方向の略全長にわたって配置されたライトガイドファイバ２１と、スコープ２の先端２ａに配置された拡散レンズ２３とが備えられている。
　ライトガイドファイバ２１は、カップリングレンズ１５によって集光された励起光を含む白色光をスコープ２の先端２ａまで導光するものである。拡散レンズ２３は、ライトガイドファイバ２１により導光された励起光を含む白色光を拡散させて観察対象部位Ｘに照射するようになっている。
　撮影ユニット３０は、照明ユニット２０により励起光を含む白色光が照射された観察対象部位Ｘから戻る戻り光を集光する対物レンズ３１と、対物レンズ３１により集光された戻り光を波長ごとに分岐するビームスプリッタ３３とを備えている。
　対物レンズ３１は、スコープ２の先端２ａに拡散レンズ２３と並列して配置されている。ビームスプリッタ３３は、戻り光のうち、励起波長以上の光（励起光および蛍光）を反射し、励起波長よりも波長が短い白色光（戻り光）を透過するようになっている。
　この撮影ユニット３０には、ビームスプリッタ３３によりも反射された励起光および蛍光のうち、励起光を遮断して蛍光（例えば、近赤外蛍光）のみを透過させる励起光カットフィルタ３５と、励起光カットフィルタ３５を透過した蛍光を集光する集光レンズ３７Ａおよびビームスプリッタ３３を透過した白色光を集光する集光レンズ３７Ｂと、集光レンズ３７Ａにより集光された蛍光を撮影する蛍光撮影部３８および集光レンズ３７Ｂにより集光された白色光を撮影する白色光撮影部３９とを備えている。
　励起光カットフィルタ３５は、例えば、波長帯域が７６５ｎｍ以上８５０ｎｍ以下の蛍光のみを透過させるようになっている。蛍光撮影部３８は、例えば、蛍光用の高感度モノクロＣＣＤである。この蛍光撮影部３８は、蛍光を撮影することにより蛍光画像情報を取得するようになっている。白色光撮影部３９は、例えば、白色光用のカラーＣＣＤであり、モザイクフィルタ（図示略）を備えている。この白色光撮影部３９は、白色光を撮影することにより白色光画像情報を取得するようになっている。
　画像処理部４０は、蛍光画像および白色光画像（参照画像）を生成する画像生成部（蛍光画像取得部，参照画像取得部）４１と、画像生成部４１により生成された蛍光画像を白色光画像により補正する画像補正部（補正蛍光画像生成部）４３とを備えている。
　画像生成部４１は、蛍光撮影部３８により取得された蛍光画像情報から２次元的な蛍光画像を生成し、白色光撮影部３９により取得された白色光画像情報から２次元的な白色光画像を生成するようになっている。
　画像補正部４３は、同一の観察対象部位Ｘの蛍光画像を白色光画像で除算することにより蛍光画像を補正するようになっている。これにより、蛍光画像における観察距離や観察角度等に依存する蛍光強度変化を軽減した補正蛍光画像が生成される。また、画像補正部４３は、白色光画像および生成した補正蛍光画像をモニタ５０に出力するようになっている。
　また、画像処理部４０は、画像補正部４３により生成された補正蛍光画像上で輝度値が所定の閾値以上の画素の領域（以下、「高輝度領域」とする。）を抽出する領域抽出部４５と、補正蛍光画像における輝度が有効な領域（以下「有効領域」とする。）を設定する有効領域設定部４７と、領域抽出部４５により抽出された高輝度領域が有効領域内に存在するか否かを判定する判定部４９とを備えている。
　領域抽出部４５には、予め所定の閾値を入力するようになっている。
　有効領域設定部４７は、補正蛍光画像の中心の画素における蛍光強度に対して所定の誤差範囲内（例えば、±１０％や±２０％の範囲内。）の蛍光強度で表示されるような画素の領域を有効領域として設定するようになっている。
　例えば、画像の中心から所定の半径（所定の画素数）で形成される円内が有効領域として設定される。被写体に対する観察距離や観察角度が小さいほど輝度値の誤差量が小さく、観察距離や観察角度が大きくなるほど輝度値の誤差量が大きくなる傾向にあるので、被写体を正面視して観察する際に信頼性が高い有効領域を設定することができる。
　判定部４９は、有効領域内に存在すると判定した高輝度領域については画像情報を算出し、有効領域内に存在しないと判定した高輝度領域については画像情報を算出しないようになっている。画像情報としては、例えば、高輝度領域内の平均輝度値や面積等が挙げられる。
　モニタ５０は、画像補正部４３から送られてくる白色光画像および補正蛍光画像を同時に表示することができるようになっている。また、モニタ５０は、有効領域設定部４７により設定された有効領域の外縁を補正蛍光画像上に表示したり、判定部４９により算出された高輝度領域の画像情報を表示したりする表示部５１を備えている。
　表示部５１は、判定部４９により高輝度領域が有効領域内に含まれていると判定されると、算出されたその高輝度領域の画像情報、具体的には、平均輝度値（Ａｖｅｒａｇｅ）および面積（Ａｒｅａ）を表示するようになっている。また、表示部５１は、判定部４９により高輝度領域が有効領域内に含まれていないと判定されると、その高輝度領域の平均輝度値（Ａｖｅｒａｇｅ）および面積（Ａｒｅａ）をＮＡ（Ｎｏｔ　Ａｖａｉｌａｂｌｅ）と表示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蛍光内視鏡装置１００の作用について説明する。
　本実施形態に係る蛍光内視鏡装置１００を用いて、生体の体腔内の観察対象部位Ｘを正面視して観察する場合は、観察対象部位Ｘに蛍光色素を付着または吸収させる。そして、光源１０を作動させ、体腔内にスコープ２の先端２ａを挿入して観察対象部位Ｘに対向させる。
　キセノンランプ１１から発せられて励起光フィルタ１３によって切り出される励起光を含む白色光は、カップリングレンズ１５により集光され、ライトガイドファイバ２１によりスコープ２の先端２ａへと導光される。そして、励起光を含む白色光は拡散レンズ２３により拡散され、観察対象部位Ｘに照射される。
　観察対象部位Ｘにおいては、内部に含まれている蛍光物質が励起光によって励起されることにより蛍光が発せられるとともに、表面において白色光および励起光の一部が反射させられる。これら蛍光、白色光および励起光は、対物レンズ３１により集光され、ビームスプリッタ３３により励起波長以上の光、すなわち、励起光および蛍光が反射され、励起波長よりも波長が短い白色光は透過させられる。
　ビームスプリッタ３３により反射された励起光および蛍光は、励起光カットフィルタ３５により励起光が除去され、蛍光のみが集光レンズ３７Ａにより集光されて蛍光撮影部３８により撮影される。これにより、蛍光撮影部３８において観察対象部位Ｘの蛍光画像情報が取得される。ビームスプリッタ３３を透過した白色光は、集光レンズ３７Ｂによって集光され、白色光撮影部３９により撮影される。これにより、白色光撮影部３９において観察対象部位Ｘの白色光画像情報が取得される。蛍光画像情報と白色光画像情報は、どちらを先に取得してもよいし同時に取得してもよい。
　蛍光撮影部３８により取得された蛍光画像情報および白色光撮影部３９により取得された白色光画像情報は、それぞれ画像処理部４０の画像生成部４１に入力される。画像生成部４１においては、蛍光画像情報に基づき２次元的な蛍光画像が生成され、白色光画像情報に基づき２次元的な白色光画像が生成される。
　画像生成部４１により生成された蛍光画像および白色光画像は画像補正部４３に送られる。画像補正部４３においては、蛍光画像が白色光画像で除算されることにより補正蛍光画像が生成される。生成された補正蛍光画像は、領域抽出部４５に送られるとともに、図２に示すように、白色光画像と一緒にモニタ５０に送られて表示される。
　領域抽出部４５においては、同図に示されるように、補正蛍光画像上であらかじめ入力された所定の閾値以上の輝度値を有する画素群が高輝度領域Ｈとして抽出される。
　例えば、補正蛍光画像の中心において輝度値２０００で表示される強度の蛍光を±１０％の誤差量の範囲内で観察する場合は、有効領域設定部４７により、この蛍光強度が輝度値１８００以上２２００以下で表示されるような円状の領域が有効領域Ｅとして設定される。そして、表示部５１により、図３および図４に示すように、設定された有効領域Ｅの外縁が補正蛍光画像上に表示される。
　判定部４９においては、図３に示すように、抽出された高輝度領域Ｈが有効領域Ｅの外に存在する場合には、判定部４９により高輝度領域Ｈが有効領域Ｅ内に含まれていないと判定される。また、表示部５１により、［Ａｖｅｒａｇｅ］および［Ａｒｅａ］に「ＮＡ」と表示される。
　一方、図４に示すように、抽出された高輝度領域Ｈが有効領域Ｅ内に存在する場合には、判定部４９により高輝度領域Ｈが有効領域Ｅ内に含まれていると判定され、その画像情報が算出される。また、表示部５１により、高輝度領域Ｈの［Ａｖｅｒａｇｅ］および［Ａｒｅａ］に算出された数値が表示される。同図においては、高輝度領域Ｈの［Ａｖｅｒａｇｅ］が１５５０、［Ａｒｅａ］が８０００である。
　以上説明したように、本実施形態に係る蛍光内視鏡装置１００によれば、補正蛍光画像において、励起光および参照光の照射分布の相違により画像上の位置に応じて輝度値に誤差が生じている場合であっても、有効領域Ｅ内に存在する高輝度領域Ｈについてのみ画像情報を算出して表示することで、観察距離や観察角度の影響による誤差が少ない有効かつ定量的な画像情報を選択的に取得することができる。
　本実施形態においては、有効領域Ｅ内に存在する高輝度領域Ｈについてのみ画像情報を算出して表示することしたが、高輝度領域Ｈが有効領域Ｅ内に存在するか否かを識別可能に表示することとすればよい。例えば、有効領域Ｅの外縁を表示したり有効領域Ｅ内の色を他の領域の色と変えたりする等、有効領域Ｅ内と有効領域Ｅ外とを識別可能にすることで、有効領域Ｅ外に存在する高輝度領域についても画像情報を表示することとしてもよい。また、有効領域Ｅ外の高輝度領域については画像上に表示しない、または、その画像情報を表示しないこととし、有効領域Ｅ内に存在する高輝度領域Ｈについてのみを画像上に表示したり、その画像情報を表示したりすることで、有効領域Ｅを補正蛍光画像上に表示しないこととしてもよい。
　本実施形態は以下のように変形することができる。
　例えば、本実施形態においては、領域抽出部４５が補正蛍光画像上の高輝度領域Ｈを１ヶ所抽出することとしたが、第１の変形例としては、同一の補正蛍光画像上の高輝度領域Ｈを同時に２ヶ所以上抽出することとしてもよい。この場合、判定部４９は、有効領域Ｅ内に存在する高輝度領域Ｈについてのみ画像情報を算出し、有効領域Ｅ内に存在しない高輝度領域Ｈについては画像情報を算出しないこととすればよい。また、表示部５１は、算出された画像情報を画像上の高輝度領域Ｈの近傍に表示することとすればよい。
　例えば、図５に示すように、抽出された高輝度領域Ｈ１，Ｈ２が有効領域Ｅ内に存在しない場合は、いずれの高輝度領域Ｈ１，Ｈ２の画像情報も算出しないこととすればよい。一方、図６に示すように、抽出された高輝度領域Ｈ１，Ｈ２が有効領域Ｅ内に存在する場合は、各高輝度領域Ｈ１，Ｈ２の画像情報を算出してそれぞれの近傍に表示することとすればよい（同図においては、高輝度領域Ｈ１の平均輝度値１４００、高輝度領域Ｈ２の平均輝度値２４５０。）。このようにすることで、補正蛍光画像上で複数の高輝度領域Ｈ１，Ｈ２の画像情報を容易に把握することができる。
　また、本実施形態においては、補正蛍光画像上に有効領域Ｅを１つ設定することとしたが、第２の変形例としては、同一の補正蛍光画像において複数の有効領域Ｅを同時に設定することとしてもよい。この場合、有効領域設定部４７において、例えば、図７および図８に示すように、補正蛍光画像の中心において輝度値２０００で表示される蛍光が、±１０％の誤差量（輝度値１８００以上２０００以下）で表示されるような領域を有効領域Ｅ１とし、±２０％の誤差量（輝度値１６００以上２４００以下）で表示されるような領域を有効領域Ｅ２とすればよい。
　また、表示部５１は、例えば、図７に示すように、抽出された高輝度領域Ｈ２が有効領域Ｅ２内に存在する場合は、高輝度領域Ｈ２の画像情報をその近傍に表示し（同図において、高輝度領域Ｈ２の平均輝度値２７００。）、どちらの有効領域Ｅ１，Ｅ２にも含まれていない高輝度領域Ｈ１についてはその近傍に何も表示しないこととすればよい。
　また、図８に示すように、高輝度領域Ｈ１が有効領域Ｅ２内に存在し、高輝度領域Ｈ２が有効領域Ｅ１内に存在する場合は、各高輝度領域Ｈ１，Ｈ２の画像情報をそれぞれの近傍に表示することとすればよい（同図において、高輝度領域Ｈ１の平均輝度値１３００、高輝度領域Ｈ２の平均輝度値２７００。）。この場合、有効領域Ｅ１，Ｅ２内の色をそれぞれ変えて表示することとしてもよいし、領域効領域Ｅ１，Ｅ２ごとに画像情報の色等を変えて表示することとしてもよい。このようにすることで、求める輝度値の誤差の精度に応じて画像情報を把握し易くすることができる。
　本変形例においては、高輝度領域Ｈ１の輝度値は±２０％の範囲の誤差量があるから、その蛍光強度は輝度値１０４０以上１５６０以下の範囲であることが分かる。また、高輝度領域Ｈ２の輝度値は±１０％の範囲の誤差量があるから、その蛍光強度は輝度値２４３０以上２９７０以下の範囲であることが分かる。
〔第２の実施形態〕
　次に、本発明の第２の実施形態に係る蛍光内視鏡装置について説明する。
　本実施形態に係る蛍光内視鏡装置２００は、図９に示すように、スコープ（内視鏡スコープ）２０２がスコープ２０２に関するスコープ情報を記憶するＩＣチップ２６１を備える点と、光源２１０がＩＣチップ２６１に記憶されているスコープ情報を判別するスコープ判別部２６３を備える点で、第１の実施形態と異なる。
　以下、第１の実施形態に係る蛍光内視鏡装置１００と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
　スコープ２０２は、ライトガイドファイバ２１および拡散レンズ２３により構成される照射部２６５と、対物レンズ３１により構成される受光部２６７とを備えている。このスコープ２０２は、観察対象部位Ｘを正面視して観察するように照射部２６５および受光部２６７の観察角度が設定されている。
　また、スコープ２０２は、図１０および図１１に示すような用途や仕様が異なる他のスコープ２０２Ａ，２０２Ｂと交換可能に設けられている。スコープ２０２Ａは、図１０に示すように、観察対象部位Ｘを正面視して観察するように観察角度が設定された２つの照射部２６５および受光部２６７を備えている。このスコープ２０２Ａは、各照射部２６５の光軸を中心とする略長円形状の照射範囲に励起光および参照光を照射するようになっている。
　スコープ２０２Ｂは、図１１に示すように、画像の中心よりもやや周辺部で観察する際に用いられ、食道や大腸等の管腔内に沿って配置された状態で体腔壁等を広角で観察するように観察角度が設定された２つの照射部２６５および受光部２６７を備えている。このスコープ２０２Ｂは、照射部１６５から体腔壁等の周方向全域に向かって励起光および参照光を広角に照射するようになっている。
　ＩＣチップ２６１は、スコープ２０２，２０２Ａ，２０２Ｂごとに特有の情報を記憶しているものであり、各スコープ２０２，２０２Ａ，２０２Ｂの光源側基端部に配置されている。スコープ情報としては、例えば、照射部２６５の数や、照射部２６５と受光部２６７の観察角度等が挙げられる。
　スコープ判別部２６３は、スコープ２０２が光源２１０に接続されると、ＩＣチップ２６１に記憶されているスコープ情報を読み出し、その情報を有効領域設定部２４７に出力するようになっている。有効領域設定部２４７は、スコープ判別部２６３から送られてくるスコープ情報に基づいて、観察対象部位Ｘを観察するのに適切な位置および形状の有効領域を設定するようになっている。表示部５１は、設定された有効領域の形状に応じて、その外縁を表示したり有効領域内を有効領域外とは異なる色で表示したりするようになっている。
　このように構成された蛍光内視鏡装置２００の作用について説明する。
　本実施形態に係る蛍光内視鏡装置２００を用いて、生体の体腔内の観察対象部位Ｘを観察する場合は、まず、スコープ判別部２６３により、光源２１０に接続されたいずれかのスコープ２０２，２０２Ａ，２０２Ｂのスコープ情報がＩＣチップ２６１から判別され、有効領域設定部２４７にそのスコープ情報が入力される。
　図１０に示すスコープ２０２Ａが接続されている場合は、有効領域設定部２４７により、スコープ情報に基づき各照射部２６５から照射される励起光および参照光の全ての照射範囲を含むような有効領域Ｅが設定される。この場合、表示部５１により、図１２に示すように、長円形状の有効領域Ｅの外縁が表示される。
　一方、スコープ２０２Ｂが接続されている場合は、有効領域設定部２４７により、スコープ情報に基づき画像の中心よりもやや周辺部で観察するような有効領域Ｅが設定される。この場合、表示部５１により、図１３に示すように、中心部を除く環状の有効領域Ｅが有効領域Ｅ外の色とは異なる色で表示される。
　以上説明したように、本実施形態に係る蛍光内視鏡装置２００によれば、有効領域設定部２４７によりスコープ情報に基づいて有効領域Ｅを設定することで、観察対象および観察方法に応じて用途や仕様が異なるスコープ２０２，２０２Ａ，２０２Ｂごとに実用的で信頼性が高い有効領域Ｅを設定することができる。
　本実施形態においては、スコープ判別部２６３がＩＣチップ２６１からスコープ情報を読み出して有効領域設定部２４７に出力することとしたが、例えば、キーボード等の入力装置を用いて手動で有効領域設定部２４７にスコープ情報を入力することとしてもよい。
　また、本実施形態においては、有効領域設定部２４７がスコープ情報に基づいて有効領域Ｅを設定することとしたが、例えば、観察対象や観察方法に応じて、術者が手動で有効領域設定部２４７を作動させて有効領域Ｅを設定することとしてもよい。
〔第３の実施形態〕
　次に、本発明の第３の実施形態に係る蛍光内視鏡装置について説明する。
　本実施形態に係る蛍光内視鏡装置３００は、図１４に示すように、画像処理部３４０が、ファントム（標準試料）Ｙを観察して得られる標準試料情報を記憶する情報記憶部３７１を備え、有効領域設定部３４７が標準試料情報に基づいて有効領域を設定する点で、第１の実施形態と異なる。
　以下、第１の実施形態に係る蛍光内視鏡装置１００と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
　ファントムＹとしては、ほぼ全域にわたり均一な強度の蛍光を発生する平板状のものが用いられる。このファントムＹは、例えば、図１５に示すように、正面視して観察した場合に得られる補正蛍光画像の中心において輝度値２０００で表示される蛍光強度を有している。
　情報記憶部３７１は、有効領域設定部３４７によりファントムＹの補正蛍光画像において設定された有効領域を記憶することができるようになっている。例えば、図１６に示すように、輝度値の誤差量が±１０％の範囲（蛍光強度が輝度値１９００以上２１００以下で表示される範囲）と、誤差量が－１０から－２０％の範囲（蛍光強度が輝度値１８００以上１９００以下で表示される範囲）と、誤差量が＋１０から＋２０％の範囲（蛍光強度が輝度値２１００以上２２００以下で表示される範囲）とにより構成される領域が図１７に示すような有効領域Ｅとして記憶される。
　このように構成された本実施形態に係る蛍光内視鏡装置３００の作用について説明する。
　本実施形態に係る蛍光内視鏡装置３００を用いて、生体の体腔内の観察対象部位Ｘを観察する場合は、画像補正部４３により観察対象部位Ｘの補正蛍光画像が生成されると、有効領域設定部３４７により情報記憶部３７１に記憶されているファントムＹの有効領域Ｅが読み出され、観察対象部位Ｘの補正蛍光画像に設定される。
　観察範囲内で均一な強度の蛍光を発生するファントムＹの補正蛍光画像には、観察距離および観察角度の影響による輝度値の誤差が明確に表れているので、ファントムＹの補正蛍光画像における輝度の実測値に基づいて、観察対象部位Ｘの補正蛍光画像に精度が高い有効領域Ｅを設定することができる。これにより、観察距離および観察角度の影響による誤差が少なく精度が高い画像情報を取得することができる。
　本実施形態は以下のように変形することができる。
　例えば、図１８に示すように、蛍光内視鏡装置３００が、形状が異なる他の複数のファントムの有効領域Ｅが記憶されている情報記憶部３７１から任意の有効領域Ｅを選択する選択部３７３を備えることとしてもよい。
　他のファントムとしては、全域にわたり均一な強度の蛍光を発する蛍光体により形成さるものであればよく、例えば、図１９に示すような輝度値２０００の蛍光強度を有する管腔形状のファントムＺが挙げられる。このファントムＺの中空内部にスコープ２を挿入して内壁を広角で観察すると、例えば、図２０に示すように、中心部よりもその周囲の環状部分で高い輝度値が得られる補正蛍光画像が生成される。
　この補正蛍光画像は、中心部を含み蛍光強度が輝度値１８００以下で表示される範囲と、その周囲に蛍光強度が輝度値１８００以上２２００以下で表示される範囲と、さらにその周囲に蛍光強度が輝度値２２００以上で表示される範囲とにより構成される。この場合、例えば、図２１に示すように、食道や大腸の内壁を広角で観察する場合に適した輝度値１８００以上２２００以下で表示される環状の領域を有効領域Ｅとして設定することができる。
　以上、本変形例においては、形状や蛍光強度が異なる複数のファントムＹの有効領域Ｅを情報記憶部３７１に記憶しておき、選択部３７３の作動により観察対象や観察方法に適したファントムＹの有効領域Ｅを選択して観察対象部位Ｘの補正蛍光画像に用いることで、様々なバリエーションの観察を精度よく行うことができる。
〔第４の実施形態〕
　次に、本発明の第４の実施形態に係る蛍光内視鏡装置について説明する。
　本実施形態に係る蛍光内視鏡装置４００は、図２２に示すように、画像処理部４４０が、観察状況を判別する状況判別部４８１を備え、有効領域設定部４４７が状況判別部４８１からの指示に基づいて有効領域Ｅを設定する点で、第１の実施形態と異なる。
　以下、第１の実施形態に係る蛍光内視鏡装置１００と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
　状況判別部４８１は、画像生成部４１により生成された白色光画像において、所定の大きさの状況判別領域を設定するようになっている。状況判別領域は、例えば、画像の中心から所定の半径（所定の画素数）により形成される円内とする。また、状況判別部４８１は、状況判別領域内に所定の閾値以下の輝度値を有する領域が含まれているか否かを判別するようになっている。
　この状況判別部４８１は、例えば、図２３に示すように、状況判別領域Ｃ内に閾値を下回る画素の領域が含まれている場合は、食道や大腸等の管腔内の体腔壁を広角で観察していると判別し、また、図２４に示すように、状況判別領域Ｃ内に閾値を下回る画素の領域が含まれていない場合は、内壁等に正面視して観察していると判別するようになっている。状況判別部４８１により判別された判別結果は有効領域設定部４４７へと出力される。
　有効領域設定部４４７は、状況判別部４８１から広角で観察しているとの判別結果が入力されると、図２５に示すような補正蛍光画像の中心部を除く環状の有効領域Ｅを設定するようになっている。また、有効領域設定部４４７は、状況判別部４８１から正面視して観察しているとの判別結果が入力されると、図２６に示すような補正蛍光画像の中心から所定の半径により形成される円形状の有効領域Ｅを設定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蛍光内視鏡装置４００によれば、状況判別部４８１の観察状況に応じた判断結果に基づいて有効領域Ｅの形状を変化させることで、観察状況が変化した場合であっても信頼性が高い有効領域Ｅにより観察することができる。
　以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本発明を上記の実施形態および変形例に適用したものに限定されることなく、これらの実施形態および変形例を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定されるものではない。
１０　　光源
２１，２３　　照射部
３１　　受光部
４１　　画像生成部（蛍光画像取得部、参照画像取得部）
４３　　画像補正部（補正蛍光画像生成部）
４５　　領域抽出部
４７　　有効領域設定部
５１　　表示部
２０２，２０２Ａ，２０２Ｂ　　スコープ（内視鏡スコープ）
Ｈ　　高輝度領域
Ｅ　　有効領域

Claims (8)

  1. 　被写体に励起光および参照光を照射する光源と、
    　該光源からの前記励起光の照射により前記被写体において発生した蛍光を撮影し蛍光画像を取得する蛍光画像取得部と、
    　前記光源からの前記参照光の照射により前記被写体から戻る戻り光を撮影し参照画像を取得する参照画像取得部と、
    　該参照画像取得部により取得された前記参照画像を用いて前記蛍光画像取得部により取得された前記蛍光画像を補正し補正蛍光画像を生成する補正蛍光画像生成部と、
    　該補正蛍光画像生成部により生成された前記補正蛍光画像における輝度値が所定の誤差範囲内となる有効領域を設定する有効領域設定部と、
    　前記補正蛍光画像における前記輝度値が所定の閾値以上の高輝度領域を抽出する領域抽出部と、
    　該領域抽出部により抽出された前記高輝度領域を該高輝度領域が前記有効領域内に存在するか否かを識別可能に表示する表示部とを備える蛍光内視鏡装置。
  2. 　前記補正蛍光画像生成部が、前記蛍光画像を前記参照画像で除算する請求項１に記載の蛍光内視鏡装置。
  3. 　前記表示部が、前記補正蛍光画像上に前記有効領域を他の領域と識別可能に表示する請求項１または請求項２に記載の蛍光内視鏡装置。
  4. 　前記表示部が、前記高輝度領域の画像情報を表示する請求項１から請求項３のいずれかに記載の蛍光内視鏡装置。
  5. 　前記表示部が、前記高輝度領域の前記画像情報を前記補正蛍光画像上のその高輝度領域の近傍に表示する請求項４に記載の蛍光内視鏡装置。
  6. 　前記有効領域設定部が、前記補正蛍光画像の中心から所定の範囲内を前記有効領域とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の蛍光内視鏡装置。
  7. 　前記有効領域設定部が、観察範囲内で均一な強度の蛍光を発生する標準試料を前記被写体として測定された前記有効領域を、他の前記被写体の前記補正蛍光画像における前記有効領域として設定する請求項１から請求項６のいずれかに記載の蛍光内視鏡装置。
  8. 　先端部分に前記励起光および前記参照光の照射部および前記蛍光および前記戻り光の受光部を有する内視鏡スコープを備え、
    　前記有効領域設定部が、前記内視鏡スコープの前記照射部および前記受光部に関するスコープ情報に基づいて前記有効領域を設定する請求項１から請求項７のいずれかに記載の蛍光内視鏡装置。
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