JP2015054062A - Endoscope system, processor device, light source device, and operation method - Google Patents
Endoscope system, processor device, light source device, and operation method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015054062A JP2015054062A JP2013188792A JP2013188792A JP2015054062A JP 2015054062 A JP2015054062 A JP 2015054062A JP 2013188792 A JP2013188792 A JP 2013188792A JP 2013188792 A JP2013188792 A JP 2013188792A JP 2015054062 A JP2015054062 A JP 2015054062A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- signal
- mode
- oxygen saturation
- light emission
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue
- A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
- A61B5/1459—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters invasive, e.g. introduced into the body by a catheter
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/00002—Operational features of endoscopes
- A61B1/00004—Operational features of endoscopes characterised by electronic signal processing
- A61B1/00009—Operational features of endoscopes characterised by electronic signal processing of image signals during a use of endoscope
- A61B1/000094—Operational features of endoscopes characterised by electronic signal processing of image signals during a use of endoscope extracting biological structures
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/04—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
- A61B1/043—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances for fluorescence imaging
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/06—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements
- A61B1/0638—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements providing two or more wavelengths
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue
- A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
- A61B5/14551—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters for measuring blood gases
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
- A61B5/7235—Details of waveform analysis
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Surgery (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Pathology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Physiology (AREA)
- Psychiatry (AREA)
- Endoscopes (AREA)
Abstract
Description
本発明は、検体内の撮像により得られる画像信号から血中ヘモグロビンの酸素飽和度に関する生体機能情報を求める内視鏡システム、プロセッサ装置及び光源装置並びに作動方法に関する。 The present invention relates to an endoscope system, a processor device, a light source device, and an operation method for obtaining biological function information related to oxygen saturation of blood hemoglobin from an image signal obtained by imaging in a specimen.
医療分野においては、光源装置、内視鏡、プロセッサ装置を備える内視鏡システムを用いて診断することが一般的になっている。また、近年においては、生体機能情報の中でも血中ヘモグロビンの酸素飽和度を用いた病変部の診断が行われつつある。血中ヘモグロビンの酸素飽和度を取得する方法としては、波長帯域と、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数が異なる第1信号光と第2信号光を交互に粘膜内の血管に照射して、第1及び第2信号光の各反射光を内視鏡先端部のイメージセンサで検出する方法が知られている(特許文献1)。 In the medical field, diagnosis is generally performed using an endoscope system including a light source device, an endoscope, and a processor device. In recent years, lesions are being diagnosed using the oxygen saturation of blood hemoglobin in the biological function information. As a method for obtaining the oxygen saturation level of blood hemoglobin, the first signal light and the second signal light having different wavelength bands and absorption coefficients of oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin are alternately irradiated on the blood vessels in the mucous membrane, A method is known in which each reflected light of the first signal light and the second signal light is detected by an image sensor at the distal end of an endoscope (Patent Document 1).
イメージセンサで検出した第1信号光の反射光に対応する第1信号光画像信号と、第2信号光の反射光に対応する第2信号光画像信号の比率(以下、信号比という)は、血管内の酸素飽和度に変化がなければ一定値を維持するが、酸素飽和度の変化が生じれば、それにもとなって変化する。したがって、第1信号光画像信号と第2信号光画像信号の信号比に基づいて酸素飽和度を算出することができる。 The ratio of the first signal light image signal corresponding to the reflected light of the first signal light detected by the image sensor and the second signal light image signal corresponding to the reflected light of the second signal light (hereinafter referred to as signal ratio) is A constant value is maintained if there is no change in the oxygen saturation in the blood vessel, but if there is a change in the oxygen saturation, it also changes accordingly. Therefore, the oxygen saturation can be calculated based on the signal ratio between the first signal light image signal and the second signal light image signal.
また、特許文献1の内視鏡システムは、酸素飽和度を算出するために照射する第1信号光と第2信号光を、観察及び酸素飽和度を算出する対象の血管の深さに応じて自動的に切り替えている。具体的には、表層血管の酸素飽和度を算出する場合には、405nm,445nm,473nmの3種の狭帯域光のうち2つを第1信号光及び第2信号光として用いている。また、中層血管の酸素飽和度の算出には540nm,550nm,580nmの狭帯域光のうちの2つを用い、深層血管用には680nm,805nm,950nmの狭帯域光のうちの2つを用いている。
In addition, the endoscope system of
酸素飽和度の算出は、第1及び第2信号光が検体に対して均一に照射されていることを前提としている。このため、第1及び第2信号光が不均一な場合には算出した酸素飽和度の信頼性が低くなってしまうので、酸素飽和度を取得する内視鏡システムでは、検体にほぼ均一に照射されるように第1及び第2信号光の照射範囲や光量の分布等が予め厳密に調節されている。 The calculation of the oxygen saturation is based on the premise that the first and second signal lights are uniformly irradiated on the specimen. For this reason, if the first and second signal lights are non-uniform, the reliability of the calculated oxygen saturation is low, so in an endoscope system that acquires oxygen saturation, the specimen is irradiated almost uniformly. As described above, the irradiation range of the first and second signal lights, the distribution of the light amount, and the like are strictly adjusted in advance.
しかし、通常の白色光による観察をする場合に観察範囲の全範囲で検体を鮮明に観察できるように照射範囲や光量の分布が調節してあったとしても、酸素飽和度を算出する場合には、検体の性状によるものではない大きな誤差(以下、アーチファクトという)が表れてしまう場合がある。具体的には、非拡大観察から拡大観察(内視鏡先端部を検体に極めて接近させた観察、またはズームレンズを作動して検体を拡大する観察)に切り替えると、非拡大観察時には表れていなかった低酸素領域や高酸素領域が表れるようになる。すなわち、拡大観察時には、非拡大観察時には起こりえなかった酸素飽和度のアーチファクトが表れる。これは、酸素飽和度が第1及び第2信号光の光量分布等に対して極めて敏感であることと、極めて小さな光量等の分布(誤差)でも拡大観察時には拡大率に応じて酸素飽和度への寄与が大きくなってしまうことが主な原因である。 However, when observing with normal white light, even when the irradiation range and light intensity distribution are adjusted so that the specimen can be clearly observed in the entire observation range, when oxygen saturation is calculated, In some cases, a large error (hereinafter referred to as artifact) that does not depend on the properties of the specimen appears. Specifically, when switching from non-magnifying observation to magnifying observation (observation in which the tip of the endoscope is very close to the specimen, or observation that magnifies the specimen by operating the zoom lens), it does not appear during non-magnifying observation A low oxygen region or a high oxygen region appears. That is, at the time of magnification observation, an artifact of oxygen saturation that could not occur at the time of non-magnification observation appears. This is because the oxygen saturation is extremely sensitive to the light quantity distribution of the first and second signal lights, and even when the distribution (error) is very small, the oxygen saturation level is increased according to the enlargement ratio at the time of magnification observation. The main cause is that the contribution of
拡大観察時に酸素飽和度のアーチファクトが表れないようにするためには、さらに厳密に第1及び第2信号光を均一に照射すれば良いが、当然ながら、完全に均一化することは不可能である。また、所定の拡大率での拡大観察時に酸素飽和度のアーチファクトが表れないようにしたとしても、拡大率を上げれば再び同じ問題が起きる。 In order to prevent the oxygen saturation artifact from appearing during magnified observation, the first and second signal lights may be irradiated more uniformly, but of course, it is impossible to achieve uniform uniformity. is there. Even if the oxygen saturation artifact is prevented from appearing during magnification observation at a predetermined magnification, the same problem occurs again if the magnification is increased.
本発明は、拡大観察時に表れる酸素飽和度のアーチファクトを低減し、酸素飽和度を正確に算出及び表示する内視鏡システム、プロセッサ装置及び光源装置並びに作動方法を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide an endoscope system, a processor device, a light source device, and an operation method that reduce an oxygen saturation artifact that appears during magnified observation and accurately calculate and display the oxygen saturation.
本発明の内視鏡システムは、光源装置と、イメージセンサと、酸素飽和度算出部と、制御部を備える。光源装置は、中心波長λA1の信号光LA1と中心波長λA2の信号光LA2をそれぞれ検体に照射するA発光パターンと、中心波長λB1の信号光LB1と中心波長λB2の信号光LB2をそれぞれ検体に照射するB発光パターンとで信号光を発光可能である。また、光源装置は、各中心波長λA1,λA2,λB1,λB2に関して、|λA1−λA2|>|λB1−λB2|を満たす。イメージセンサは、各前記信号光LA1,LA2,LB1,LB2の各反射光で検体を撮像して、画像信号を出力する。酸素飽和度算出部は、光源装置の発光パターンがA発光パターンの場合には、信号光LA1と信号光LA2の反射光で得られた同一の画素の各画像信号の比に基づいて画素毎に酸素飽和度を算出し、光源装置の発光パターンがB発光パターンの場合には、信号光LB1と信号光LB2の反射光で得られた同一の画素の各画像信号の比に基づいて画素毎に酸素飽和度を算出する。制御部は、光源装置の発光パターンをA発光パターンとB発光パターンとで切り替える。 The endoscope system of the present invention includes a light source device, an image sensor, an oxygen saturation calculation unit, and a control unit. Light source device, the central wavelength lambda A1 of the signal light L A1 and the center wavelength lambda A2 and A luminescent pattern for irradiating a signal light L A2 to sample each of the center wavelength lambda B1 signal light L B1 and the center wavelength lambda B2 signal in Signal light can be emitted with the B light emission pattern for irradiating the specimen with the light L B2 . The light source device satisfies | λ A1 −λ A2 |> | λ B1 −λ B2 | with respect to each of the center wavelengths λ A1 , λ A2 , λ B1 , and λ B2 . The image sensor images the specimen with each reflected light of the signal lights L A1 , L A2 , L B1 , and L B2 and outputs an image signal. When the light emission pattern of the light source device is the A light emission pattern, the oxygen saturation calculator calculates the pixel based on the ratio of the image signals of the same pixel obtained by the reflected light of the signal light L A1 and the signal light L A2. Oxygen saturation is calculated every time, and when the light emission pattern of the light source device is a B light emission pattern, it is based on the ratio of each image signal of the same pixel obtained by the reflected light of the signal light L B1 and the signal light L B2 The oxygen saturation is calculated for each pixel. The control unit switches the light emission pattern of the light source device between the A light emission pattern and the B light emission pattern.
信号光LA1と信号光LA2の反射光で得られた各画像信号の比と、酸素飽和度との相関関係を表すAモードテーブルと、信号光LB1と信号光LB2の反射光で得られた各画像信号の比と、酸素飽和度の相関関係を表すBモードテーブルとを記憶する相関関係記憶部を備えていても良い。この場合、酸素飽和度算出部は、光源装置の発光パターンがA発光パターンの場合にはAモードテーブルを用いて酸素飽和度を算出し、光源装置の発光パターンがB発光パターンの場合にはBモードテーブルを用いて酸素飽和度を算出する。 A mode table representing the correlation between the ratio of each image signal obtained by the reflected light of the signal light L A1 and the reflected light L A2 and the oxygen saturation, and the reflected light of the signal light L B1 and the signal light L B2 You may provide the correlation memory | storage part which memorize | stores the ratio of each obtained image signal, and the B mode table showing the correlation of oxygen saturation. In this case, the oxygen saturation calculation unit calculates the oxygen saturation using the A mode table when the light emission pattern of the light source device is the A light emission pattern, and B when the light emission pattern of the light source device is the B light emission pattern. The oxygen saturation is calculated using the mode table.
イメージセンサに結像される検体の像を拡大または縮小するズームレンズと、ズームレンズの動作を監視するズーム検出部と、を備えていても良い。この場合、制御部は、ズーム検出部による検出結果に応じてA発光モードとB発光モードを切り替える。 You may provide the zoom lens which expands or reduces the image of the test object imaged on an image sensor, and the zoom detection part which monitors operation | movement of a zoom lens. In this case, the control unit switches between the A emission mode and the B emission mode according to the detection result by the zoom detection unit.
また、制御部は、ズームレンズによって検体の像が最も縮小された非拡大観察を行う場合に、光源装置の発光パターンをA発光パターンにし、ズームレンズによって検体の像が拡大した拡大観察を行う場合に、光源装置の発光パターンをB発光パターンにすることが好ましい。 In addition, when performing non-magnification observation in which the image of the specimen is most reduced by the zoom lens, the control unit changes the light emission pattern of the light source device to the A light emission pattern and performs magnified observation in which the specimen image is enlarged by the zoom lens. Moreover, it is preferable that the light emission pattern of the light source device is a B light emission pattern.
検体の性状によらない酸素飽和度の誤差であるアーチファクトを検出するアーチファクト検出部を備えていても良い。この場合、制御部は、アーチファクト検出部がアーチファクトを検出しない場合に光源装置の発光モードをA発光モードにし、アーチファクト検出部がアーチファクトを検出した場合に光源装置の発光モードをB発光モードにする。 An artifact detection unit that detects an artifact that is an error in oxygen saturation regardless of the property of the specimen may be provided. In this case, the control unit sets the light emission mode of the light source device to the A light emission mode when the artifact detection unit does not detect the artifact, and sets the light emission mode of the light source device to the B light emission mode when the artifact detection unit detects the artifact.
光源装置の発光モードを手動で切り替える発光モード切替操作部を備えていても良い。この場合、制御部は、発光モード切替操作部の操作に基づいて、光源装置の発光モードをA発光モードとB発光モードとで切り替える。 You may provide the light emission mode switching operation part which switches the light emission mode of a light source device manually. In this case, a control part switches the light emission mode of a light source device with A light emission mode and B light emission mode based on operation of the light emission mode switching operation part.
また、イメージセンサが搭載された内視鏡の先端部と検体との距離を測定する測距センサを備えていても良い。この場合、制御部は、測距センサによって測定された先端部と検体との距離に応じて光源装置の発光モードをA発光モードとB発光モードとで切り替える。 Further, a distance measuring sensor that measures the distance between the distal end portion of the endoscope on which the image sensor is mounted and the sample may be provided. In this case, the control unit switches the light emission mode of the light source device between the A light emission mode and the B light emission mode according to the distance between the distal end portion measured by the distance measuring sensor and the sample.
信号光LB1は狭帯域光でも良い。また、信号光LB2も狭帯域光でも良い。狭帯域光とは半値幅が±10nm程度の極狭い波長帯域を有する光を言う。 The signal light L B1 may be narrowband light. Further, the signal light L B2 may be narrow band light. Narrow band light means light having an extremely narrow wavelength band with a half-value width of about ± 10 nm.
信号光LB1及び前記信号光LB2の各中心波長λB1,λB2は、例えば、同じ色の波長帯域に属する。この場合、例えば、信号光LB1及び信号光LB1の各中心波長λB1,λB2は、ともに青色の波長帯域に属することが好ましい。なお、同じ色とは、可視光の波長帯域を青色(380〜560nm)、緑色(450〜630nm)、赤色(580〜760nm)に分ける場合に、これら各波長帯域のうち同じ波長帯域に属することを言う。また、青色とは、380〜560nmの波長帯域を言う。 The center wavelengths λ B1 and λ B2 of the signal light L B1 and the signal light L B2 belong to the same wavelength band, for example. In this case, for example, it is preferable that the center wavelengths λ B1 and λ B2 of the signal light L B1 and the signal light L B1 both belong to the blue wavelength band. Note that the same color means that when the wavelength band of visible light is divided into blue (380 to 560 nm), green (450 to 630 nm), and red (580 to 760 nm), these wavelength bands belong to the same wavelength band. Say. Blue means a wavelength band of 380 to 560 nm.
また、信号光LB2の中心波長λB2は、例えば、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数が等しい等吸収点の波長である。 The center wavelength lambda B2 of the signal light L B2 is, for example, the wavelength of the isosbestic point extinction coefficient of oxyhemoglobin and reduced hemoglobin are equal.
本発明の別の内視鏡システムも、光源装置と、イメージセンサと、酸素飽和度算出部と、制御部を備える。但し、この光源装置は、波長帯域WA1を有する信号光LA1と、波長帯域WA2を有する信号光LA2とをそれぞれ検体に照射するA発光パターンと、波長帯域WB1を有する信号光LB1と、波長帯域WB2を有する信号光LB2とをそれぞれ検体に照射するB発光パターンとで信号光を発光可能であり、ヘモグロビンの吸光係数を各波長帯域WA1,WA2,WB1,WB2で積分した値をSA1,SA2,SB1,SB2とする場合に、各波長帯域WA1,WA2,WB1,WB2は|SA1−SA2|>|SB1−SB2|を満たす。イメージセンサは、各前記信号光LA1,LA2,LB1,LB2の各反射光で検体を撮像して、画像信号を出力する。酸素飽和度算出部は、光源装置の発光パターンがA発光パターンの場合には、信号光LA1と信号光LA2の反射光で得られた同一の画素の各画像信号の比に基づいて画素毎に酸素飽和度を算出し、光源装置の発光パターンがB発光パターンの場合には、信号光LB1と信号光LB2の反射光で得られた同一の画素の各画像信号の比に基づいて画素毎に酸素飽和度を算出する。制御部は、光源装置の発光パターンをA発光パターンとB発光パターンとで切り替える。 Another endoscope system of the present invention also includes a light source device, an image sensor, an oxygen saturation calculation unit, and a control unit. However, the light source apparatus, the signal light L A1 having a wavelength band W A1, and A light-emitting pattern which irradiates the signal light L A2 to sample each having a wavelength band W A2, the signal light L having a wavelength band W B1 B1 and signal light L B2 having a wavelength band W B2 can emit signal light with a B light emission pattern that irradiates the specimen, and the absorption coefficient of hemoglobin is expressed in each wavelength band W A1 , W A2 , W B1 , When the values integrated with W B2 are S A1 , S A2 , S B1 , and S B2 , the respective wavelength bands W A1 , W A2 , W B1 , and W B2 are | S A1 −S A2 |> | S B1 − S B2 | is satisfied. The image sensor images the specimen with each reflected light of the signal lights L A1 , L A2 , L B1 , and L B2 and outputs an image signal. When the light emission pattern of the light source device is the A light emission pattern, the oxygen saturation calculator calculates the pixel based on the ratio of the image signals of the same pixel obtained by the reflected light of the signal light L A1 and the signal light L A2. Oxygen saturation is calculated every time, and when the light emission pattern of the light source device is a B light emission pattern, it is based on the ratio of each image signal of the same pixel obtained by the reflected light of the signal light L B1 and the signal light L B2 The oxygen saturation is calculated for each pixel. The control unit switches the light emission pattern of the light source device between the A light emission pattern and the B light emission pattern.
本発明の内視鏡システムの作動方法は、中心波長λA1の信号光LA1と中心波長λA2の信号光LA2を発するA発光パターンと、中心波長λB1の信号光LB1と中心波長λB2の信号光LB2を発するB発光パターンとで信号光を発光可能であり、各中心波長λA1,λA2,λB1,λB2に関して|λA1−λA2|>|λB1−λB2|を満たす光源装置と、各信号光LA1,LA2,LB1,LB2の各反射光で検体を撮像して、画像信号を出力するイメージセンサと、光源装置の発光パターンがA発光パターンの場合には、信号光LA1と信号光LA2の反射光で得られた同一画素の各画像信号の比に基づいて画素毎に酸素飽和度を算出し、光源装置の発光パターンがB発光パターンの場合には、信号光LB1と信号光LB2の反射光で得られた同一の画素の各画像信号の比に基づいて画素毎に酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部と、を備える内視鏡システムの作動方法であり、光源装置の発光パターンをA発光パターンからB発光パターンに切り替える第1発光パターン切替ステップを備える。 Operation method of the endoscope system of the present invention, the A light emission pattern that emits signal light L A2 of the signal light L A1 and the center wavelength lambda A2 of the central wavelength lambda A1, the signal light L B1 and the center wavelength of the center wavelength lambda B1 is capable of emitting signal light and the B light-emitting pattern which emits signal light L B2 of lambda B2, respective central wavelength λ A1, λ A2, λ B1 , with respect to λ B2 | λ A1 -λ A2 | > | λ B1 -λ A light source device that satisfies B2 |, an image sensor that images a specimen with each reflected light of each of the signal lights L A1 , L A2 , L B1 , and L B2 and outputs an image signal, and a light emission pattern of the light source device emits A light In the case of the pattern, the oxygen saturation is calculated for each pixel based on the ratio of the image signals of the same pixel obtained by the reflected light of the signal light L A1 and the signal light L A2 , and the light emission pattern of the light source device is B in the case of the emission pattern, the signal light L B In operation method of the endoscope system provided with an oxygen saturation calculating unit for calculating oxygen saturation for each pixel based on the ratio of the image signals of the same pixel obtained by the reflected light of the signal light L B2 and A first light emission pattern switching step for switching the light emission pattern of the light source device from the A light emission pattern to the B light emission pattern is provided.
また、光源装置の発光パターンをB発光パターンからA発光パターンに切り替える第2発光パターン切替ステップを備える。 Moreover, the 2nd light emission pattern switching step which switches the light emission pattern of a light source device from B light emission pattern to A light emission pattern is provided.
本発明の光源装置は、中心波長λA1の信号光LA1と中心波長λA2の信号光LA2をそれぞれ検体に照射するA発光パターンと、中心波長λB1の信号光LB1と中心波長λB2の信号光LB2をそれぞれ検体に照射するB発光パターンとで信号光を発光可能であり、各中心波長λA1,λA2,λB1,λB2に関して|λA1−λA2|>|λB1−λB2|を満たす。 A light source device of the present invention, the A light emission pattern for irradiating a signal light L A2 of the signal light L A1 and the center wavelength lambda A2 of the central wavelength lambda A1 to sample each center wavelength lambda B1 signal light L B1 and the center wavelength lambda B2 of the signal light L B2 is capable of emitting signal light and the B light emission pattern to be irradiated to the specimen, respectively, each center wavelength λ A1, λ A2, λ B1 , with respect to λ B2 | λ A1 -λ A2 | > | λ B1 −λ B2 | is satisfied.
本発明のプロセッサ装置は、中心波長λA1の信号光LA1と中心波長λA2の信号光LA2を発するA発光パターンと、中心波長λB1の信号光LB1と中心波長λB2の信号光LB2を発するB発光パターンとで信号光を発光可能であり、各中心波長λA1,λA2,λB1,λB2に関して|λA1−λA2|>|λB1−λB2|を満たす光源装置と、各信号光LA1,LA2,LB1,LB2の各反射光で検体を撮像して、画像信号を出力するイメージセンサと、を備える内視鏡システムのプロセッサ装置であり、光源装置の発光パターンがA発光パターンの場合には、信号光LA1と信号光LA2の反射光で得られた同一の画素の各画像信号の比に基づいて画素毎に酸素飽和度を算出し、光源装置の発光パターンがB発光パターンの場合には、信号光LB1と信号光LB2の反射光で得られた同一の画素の各画像信号の比に基づいて画素毎に酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部を備える。 Processor device of the present invention, the A light emission pattern that emits signal light L A2 of the signal light L A1 and the center wavelength lambda A2 of the central wavelength lambda A1, the center wavelength lambda B1 signal light L B1 and the center wavelength lambda B2 signal light of A light source that can emit signal light with a B light emission pattern that emits L B2 and satisfies | λ A1 −λ A2 |> | λ B1 −λ B2 | with respect to each of the center wavelengths λ A1 , λ A2 , λ B1 , and λ B2. A processor device of an endoscope system including a device and an image sensor that images a specimen with each reflected light of each of the signal lights L A1 , L A2 , L B1 , and L B2 and outputs an image signal When the light emission pattern of the device is the A light emission pattern, the oxygen saturation is calculated for each pixel based on the ratio of each image signal of the same pixel obtained by the reflected light of the signal light L A1 and the signal light L A2. , Light emission pattern of light source device In the case of B emission pattern signal light L B1 and the signal light L oxygen saturation calculating unit for calculating oxygen saturation for each pixel based on the ratio of the image signals of the same pixel obtained by the reflected light B2 Is provided.
本発明の内視鏡システム及びプロセッサ装置並びに作動方法によれば、拡大観察時の酸素飽和度のアーチファクトを低減し、酸素飽和度を正確に算出し、表示することができる。 According to the endoscope system, processor device, and operation method of the present invention, it is possible to reduce the oxygen saturation artifact during magnified observation and accurately calculate and display the oxygen saturation.
[第1実施形態]
図1に示すように、第1実施形態の内視鏡システム10は、内視鏡12と、光源装置14と、プロセッサ装置16、モニタ18と、コンソール20とを有する。内視鏡12は、光源装置14と光学的に接続されるとともに、プロセッサ装置16と電気的に接続される。内視鏡12は、検体内に挿入される挿入部21と、挿入部21の基端部分に設けられた操作部22と、挿入部21の先端側に設けられた湾曲部23及び先端部24を有している。操作部22のアングルノブ22aを操作することにより、湾曲部23は湾曲動作する。この湾曲動作にともなって、先端部24が所望の方向に向けられる。
[First Embodiment]
As shown in FIG. 1, the
また、操作部22には、アングルノブ22aの他、モード切替SW(モード切替スイッチ)22bと、ズーム操作部22cが設けられている。
In addition to the
モード切替SW22bは、通常観察モードと、特殊観察モードの2種類のモード間の切り替え操作に用いられる。通常観察モードは、検体内をフルカラー画像化した通常光画像をモニタ18に表示するモードである。特殊観察モードは、検体内の血中ヘモグロビンの酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像をモニタ18に表示するモードである。なお、内視鏡システム10は、特殊観察モードとしてさらに2つのサブモード(以下、Aモード,Bモードという)を備える。AモードとBモードは、検体に照射する光の波長帯域と、酸素飽和度の算出方法が異なる。内視鏡システム10は、AモードとBモードの切り替えは自動で行う。このため、内視鏡システム10を使用する医師は、モード切替SW22bによって特殊観察モードに設定するだけでAモードとBモードで適宜切り替えが行われ、適切な酸素飽和度画像がモニタ18に表示される。
The
ズーム操作部22cは、内視鏡12内のズームレンズ47(図2参照)を駆動させて、検体を拡大させるズーム操作に用いられる。
The
プロセッサ装置16は、モニタ18及びコンソール20と電気的に接続される。モニタ18は、通常光画像や酸素飽和度画像等の画像、及びこれらの画像に関する情報(以下、画像情報等という)を表示する。コンソール20は、機能設定等の入力操作を受け付けるUI(ユーザインタフェース)として機能する。なお、プロセッサ装置16には、画像情報等を記録する記録部(図示省略)を接続しても良い。
The
図2に示すように、光源装置14は、広帯域光源31と、回転フィルタ32と、フィルタ制御部33とを備えている。広帯域光源31は、例えばキセノンランプ、白色LED等からなり、波長帯域が青色から赤色に及ぶ白色光を発する。広帯域光源31が発する白色光は、集光レンズ、光ファイバ、合波器等の光学部材(いずれも図示せず)を介してライトガイド(LG)41に入射する。
As shown in FIG. 2, the
回転フィルタ32は、広帯域光源31からライトガイド41に入射される白色光の光路上に挿抜自在に設けられ、白色光の光路上に挿入された場合には、イメージセンサ48による撮像のフレームレートに同期して回転される。より具体的には、通常観察モードの場合には白色光の光路上から退避され、特殊観察モードの場合に白色光の光路上に挿入される。このため、通常観察モード時には、広帯域光源31が発する白色光は波長帯域を制限されることなくそのままライトガイド41に入射され、検体に照射される。一方、特殊観察モード時には、広帯域光源31が発する白色光は、回転フィルタ32によって波長帯域が制限されてライトガイド41に入射する場合がある。この場合は、白色光に含まれる一部の波長帯域の光が検体に照射される。
The
回転フィルタ32は、図3に示すように、Aモードフィルタ32aとBモードフィルタ32bを備える。特殊観察モードに設定された場合、広帯域光源31が発する白色光の光路上にAモードフィルタ32aまたはBモードフィルタ32bのいずれかが配置される。すなわち、光源装置14は、特殊観察モードにおいて、広帯域光源31の光路上にAモードフィルタ32aとBモードフィルタ32bのどちらを配置するかによって、A発光モードとB発光モードの二つの発光モードの切り替えが可能である。A発光モードは、Aモードフィルタ32aを広帯域光源31の光路上に配置する発光モードであり、B発光モードは、Bモードフィルタ32bを広帯域光源31の光路上に配置する発光モードである。なお、内視鏡システム10がAモードで特殊観察モードを実行する場合に、光源装置14の発光モードはA発光モードに制御され、内視鏡システム10がBモードで特殊観察モードを実行する場合に、光源装置14の発光モードはB発光モードに制御される。
As shown in FIG. 3, the
Aモードフィルタ32aは、例えば回転フィルタ32の内周部に設けられ、中心波長470nmの第1狭帯域光(470±10nm)を選択的に透過する第1狭帯域光透過部33aと、波長帯域を制限せずに白色光の全波長帯域を通過させる開口33bとを有する。このため、A発光モードでは、検体に照射される光が、白色光と第1狭帯域光とで1フレーム毎に交互に切り替わる。
The
光源装置14がA発光モードに制御されるAモードでは、第1狭帯域光で撮像して得た画像信号と、白色光に含まれる緑色の波長帯域で撮像して得た画像信号との信号比に基づいて酸素飽和度が算出される。すなわち、第1狭帯域光の波長(波長帯域)は、Aモードで酸素飽和度の算出に用いる第1信号光(Aモード用第1信号光)LA1であり、得られる画像信号が検体の酸素飽和度に応じて変化する波長に定められている。また、白色光に含まれる緑色波長帯域の光(中心波長が約560nmで450〜630nm程度の広帯域な緑色光)は、Aモード用の第2信号光LB1である。
In the A mode in which the
また、第1狭帯域光の波長は、検体を拡大せずに遠景から撮像して酸素飽和度を算出する場合に適している。すなわち、非拡大観察時に酸素飽和度の情報を得る目的は、表層血管や中層血管、深層血管等の細かな組織単位についてではなく、検体の全体的な性状を検査することである場合が多いので、第1狭帯域光はある程度の深達度があって、表層だけでなく中層〜深層の血管の酸素飽和度も反映した酸素飽和度が算出できるように波長帯域が選択されている。 The wavelength of the first narrowband light is suitable for the case where oxygen saturation is calculated by imaging from a distant view without enlarging the specimen. In other words, the purpose of obtaining oxygen saturation information during non-magnifying observation is often to examine the overall properties of the specimen, not about fine tissue units such as surface blood vessels, middle blood vessels, and deep blood vessels. The first narrow-band light has a certain degree of depth, and the wavelength band is selected so that the oxygen saturation that reflects not only the surface layer but also the oxygen saturation of blood vessels in the middle to deep layers can be calculated.
Bモードフィルタ32bは、例えば回転フィルタ32の外周部に設けられ、中心波長440nmの第2狭帯域光(440±10nm)を選択的に透過する第2狭帯域光透過部34aと、中心波長450nmの第3狭帯域光(450±10nm)を選択的に透過する第3狭帯域光透過部34bと、波長帯域を制限せずに白色光の全波長帯域を通過させる開口34cとを有する。このため、B発光モードでは、検体に照射される光は、第2狭帯域光と、第3狭帯域光と、白色光とで1フレーム毎に順に切り替わる。
The B-
光源装置14がA発光モードに制御されるAモードにおいて第1狭帯域光による画像信号と緑色広帯域光による画像信号の信号比に基づいて酸素飽和度を算出するのと同様に、光源装置14がB発光モードに制御されるBモードでは第2狭帯域光による画像信号と第3狭帯域光による画像信号の信号比に基づいて酸素飽和度を算出する。すなわち、第2狭帯域光はBモード用の第1信号光LB1であり、第2狭帯域光の波長(波長帯域)は、得られる画像信号が検体の酸素飽和度に応じて変化する波長に定められている。また、第3狭帯域光は、Bモード用の第2信号光LB2である。なお、第3狭帯域光の波長450nmは、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数がほぼ等しい等吸収点の波長である(図11参照)。
In the A mode in which the
但し、Bモード用の第1,第2信号光LB1,LB2である第2狭帯域光と第3狭帯域光の各波長帯域は、検体を拡大観察する場合に正確な酸素飽和度を算出できるように決定されている。すなわち、光学系によってズームしたり、内視鏡先端部を近接させたりすることにより、検体を拡大観察すると、酸素飽和度にアーチファクトが表れる場合があるが、第2狭帯域光と第3狭帯域光の各波長帯域は、少なくとも拡大観察時にAモードの第1狭帯域光と緑色広帯域光を使用して酸素飽和度を算出する場合よりも、アーチファクトを低減して、正確な酸素飽和度を算出できるように選ばれる。 However, each wavelength band of the second narrowband light and the third narrowband light, which are the first and second signal lights L B1 and L B2 for the B mode, has an accurate oxygen saturation when the specimen is magnified. It is determined so that it can be calculated. That is, when the specimen is enlarged and observed by zooming with an optical system or by bringing the tip of the endoscope close, an artifact may appear in the oxygen saturation, but the second narrowband light and the third narrowband Each wavelength band of light calculates accurate oxygen saturation by reducing artifacts compared to the case of calculating oxygen saturation using A-mode first narrowband light and green broadband light at least during magnified observation Chosen to be able to.
具体的には、A発光モードの第1信号光LA1である第1狭帯域光の中心波長をλA1(=470nm)、第2信号光LA2である緑色波長帯域の中心波長をλA2(≒560nm)、B発光モードの第1信号光LB1である第2狭帯域光の中心波長をλB1(=440nm)、第2信号光LB2である第3狭帯域光の中心波長をλB2(=450nm)とする場合に、これらの各中心波長λ1〜λ4が|λA1−λA2|>|λB1−λB2|の関係を満たすように、第2狭帯域光及び第3狭帯域光の中心波長λB1,λB2が定められている。 Specifically, the center wavelength of the first narrowband light that is the first signal light L A1 in the A emission mode is λ A1 (= 470 nm), and the center wavelength of the green wavelength band that is the second signal light L A2 is λ A2. (≈560 nm), the central wavelength of the second narrowband light that is the first signal light L B1 in the B emission mode is λ B1 (= 440 nm), and the central wavelength of the third narrowband light that is the second signal light L B2 When λ B2 (= 450 nm), the second narrowband light and the third wavelength are set so that each of these center wavelengths λ1 to λ4 satisfies the relationship | λ A1 −λ A2 |> | λ B1 −λ B2 |. The center wavelengths λ B1 and λ B2 of the narrowband light are determined.
拡大観察時に表れるアーチファクトは、酸素飽和度の算出するために照射する第1及び第2信号光の光量等の分布(不均一性)によるものであり、この分布は、波長に応じて出現の仕方が異なる。例えば、Aモードの第1狭帯域光と白色光中の緑色広帯域光のように、中心波長が大きく離れた2つの波長帯域を使用すると、青色の波長帯域と緑色の波長帯域では拡大観察時に光量等の分布の違いが顕著になりやすい。このため、拡大観察時に第1狭帯域光と白色光中の緑色広帯域光でそれぞれ得た画像信号の信号比に基づいて酸素飽和度を算出すると、アーチファクトが表れる。 Artifacts that appear during magnified observation are due to the distribution (non-uniformity) of the light amounts of the first and second signal lights irradiated to calculate the oxygen saturation, and this distribution appears in accordance with the wavelength. Is different. For example, when two wavelength bands having a large center wavelength are used, such as the first narrow-band light in A mode and the green broadband light in white light, the amount of light in the blue wavelength band and the green wavelength band is large during observation. The difference in distribution is likely to be noticeable. For this reason, artifacts appear when the oxygen saturation is calculated based on the signal ratio of the image signals obtained with the first narrowband light and the green broadband light in the white light during the magnification observation.
一方、Bモードの第2狭帯域光と第3狭帯域光のように、中心波長が上記関係を満たし、近い波長帯域の第1及び第2信号光を用いると、拡大観察によって波長帯域に応じてそれぞれ異なる光量等の分布が表れたとしても、その違いはAモード時に比べれば低減される。このため、Aモードのように中心波長が遠い第1狭帯域光と緑色広帯域光を用いて拡大観察をする場合と比較すれば、アーチファクトを小さく抑えることができる。特に、Bモード用第1及び第2信号光として、440nmの第2狭帯域光と450nmの第3狭帯域光を用いることによって、拡大観察時でもアーチファクトをほぼ完全に抑制し、正確な酸素飽和度を算出することができる。 On the other hand, when the first and second signal lights having the center wavelength satisfying the above relationship and the close wavelength bands are used as in the second narrow band light and the third narrow band light in the B mode, depending on the wavelength band by the enlarged observation. Even if different distributions of light quantity or the like appear, the difference is reduced as compared with the A mode. For this reason, compared with the case of carrying out magnified observation using the 1st narrow band light and green broadband light whose center wavelengths are far like A mode, an artifact can be suppressed small. In particular, by using the second narrowband light of 440 nm and the third narrowband light of 450 nm as the first and second signal lights for the B mode, artifacts are almost completely suppressed even during magnified observation, and accurate oxygen saturation is achieved. The degree can be calculated.
なお、本実施形態では、Bモードでは、酸素飽和度の算出のために第2狭帯域光と第3狭帯域光を信号光として用いているが、これらの狭帯域光の代わりに、波長帯域が±10nmを超える広帯域光を用いても良い。 In the present embodiment, in the B mode, the second narrowband light and the third narrowband light are used as signal lights for the calculation of oxygen saturation, but instead of these narrowband lights, wavelength bands are used. It is also possible to use broadband light having a wavelength exceeding ± 10 nm.
また、本実施形態のBモードでは、酸素飽和度にアーチファクトが表れる原因が照射する信号光の光量等の分布であると捉え、Bモードで照射する第2及び第3狭帯域光の中心波長λB1,λB2を近づけて、これらの光量等の分布の違いを僅かにすることによって、拡大観察時における酸素飽和度のアーチファクトを抑制しているが、酸素飽和度に表れるアーチファクトは、拡大観察時に、酸素飽和度の算出に用いる2つの第1及び第2信号光の反射光(検体による吸収等を受けた光)の光量等の分布に違いが起きることにより生じると捉えることもできる。 Further, in the B mode of the present embodiment, it is assumed that the cause of the artifact in oxygen saturation is the distribution of the light amount of the signal light to be irradiated, and the center wavelengths λ of the second and third narrowband lights irradiated in the B mode. B1, close to lambda B2, by slightly differences in the distribution of such these light amount, but to suppress artifacts oxygen saturation during magnified observation, artifacts appearing in oxygen saturation during magnified observation It can also be understood that the difference occurs in the distribution of the light amount of the reflected light (light that has been absorbed by the specimen) of the two first and second signal lights used for calculating the oxygen saturation.
この第1及び第2信号光の反射光に生じる光量等の分布の違いは、上記したように、検体に照射する第1信号光と第2信号光の不均一性によって生じる他、検体における第1信号光と第2信号光の吸光特性の違いにより生じると考えられる。したがって、第1信号光の吸光特性と第2信号光の吸光特性を近づければ、第1及び第2信号光の反射光に生じる光量等の分布の違いを低減することができる。すなわち、検体に反射された段階で第1信号光と第2信号光が均一になるようにすれば、酸素飽和度のアーチファクトを除くことができる。 As described above, the difference in distribution of the amount of light generated in the reflected light of the first and second signal lights is caused by the non-uniformity of the first signal light and the second signal light applied to the specimen, as well as the first and second signal lights. This is considered to be caused by a difference in light absorption characteristics between the first signal light and the second signal light. Therefore, if the light-absorbing characteristics of the first signal light and the light-absorbing characteristics of the second signal light are brought close to each other, it is possible to reduce the difference in the distribution of the amount of light generated in the reflected light of the first and second signal lights. That is, if the first signal light and the second signal light are made uniform when they are reflected by the specimen, the oxygen saturation artifact can be eliminated.
拡大観察時(すなわちBモード時)に、第1信号光の吸光特性と第2信号光の吸光特性を近づける方法としては、以下が考えられる。例えば、波長λにおけるヘモグロビンの吸光係数μa(λ)を波長帯域Wで積分した値をSW=∫W(μa(λ))dλとし、Aモードで酸素飽和度に応じて変化する画像信号を得るためのAモード用の第1信号光LA1及び第2信号光LA2の各波長帯域をWA1,WA2とし、Bモードで酸素飽和度に応じて変化する画像信号を得るためのBモード用の第1信号光LB1及び第2信号光LB2の各波長帯域をWB1,WB2とする。また、各波長帯域WA1,WA2,WB1,WB2における上記積分値をSA1,SA2,SB1,SB2とする。この場合に、各波長帯域WA1,WA2,WB1,WB2に関して|SA1−SA2|>|SB1−SB2|を満たすように、Bモード用の第1信号光LB1及び第2信号光LB2の各波長帯域WB1,WB2を定める。このように各波長帯域WA1,WA2,WB1,WB2を定めることで、Bモードにおける第1及び第2信号光の吸光特性の違いは、Aモードの場合よりも僅かになる。これにより、第1及び第2信号光の反射光は、光量等の分布の違いが僅かになるので、酸素飽和度に表れるアーチファクトを軽減することができる。 The following can be considered as a method for bringing the light absorption characteristics of the first signal light and the light absorption characteristics of the second signal light close together during magnified observation (that is, in the B mode). For example, the value obtained by integrating the absorption coefficient μa (λ) of hemoglobin at the wavelength λ in the wavelength band W is S W = ∫ W (μa (λ)) dλ, and an image signal that changes in accordance with the oxygen saturation in the A mode is obtained. The wavelength bands of the first signal light L A1 and the second signal light L A2 for A mode to be obtained are W A1 and W A2, and B for obtaining an image signal that changes in accordance with oxygen saturation in the B mode. The wavelength bands of the first signal light L B1 and the second signal light L B2 for mode are denoted as W B1 and W B2 . In addition, the integrated values in the respective wavelength bands W A1 , W A2 , W B1 , and W B2 are S A1 , S A2 , S B1 , and S B2 . In this case, the first signal light L B1 for the B mode and so as to satisfy | S A1 −S A2 | >> | S B1 −S B2 | for each wavelength band W A1 , W A2 , W B1 , W B2 and determining the respective wavelength bands W B1, W B2 of the second signal light L B2. Thus, by determining the wavelength bands W A1 , W A2 , W B1 , and W B2 , the difference in the light absorption characteristics of the first and second signal lights in the B mode becomes smaller than that in the A mode. As a result, the reflected light of the first signal light and the second signal light has a slight difference in distribution of the light amount and the like, so that an artifact appearing in the oxygen saturation can be reduced.
なお、上記波長帯域WA1,WA2,WB1,WB2の積分値SA1,SA2,SB1,SB2の関係は、静脈血の酸素飽和度の正常値は60〜80%なので、この範囲で上記関係を満たしていれば良く、簡易的には例えば中央の酸素飽和度70%で上記関係を満たしていれば良い。 Note that the relationship between the integrated values S A1 , S A2 , S B1 , and S B2 of the wavelength bands W A1 , W A2 , W B1 , and W B2 is that the normal value of venous oxygen saturation is 60 to 80%. It is sufficient if the above relationship is satisfied within this range, and for example, it is sufficient if the above relationship is satisfied with a central oxygen saturation of 70%.
フィルタ制御部33は、モード切替SW22bや制御部67から入力される制御信号に基づいて、回転フィルタ32の挿抜や、Aモードフィルタ32aとBモードフィルタ32bの切り替え、イメージセンサ48の撮像のフレームレートに応じた回転のタイミングの制御等を行う。
The filter control unit 33 inserts and removes the
内視鏡12の撮像光学系24bは、撮像レンズ46、ズームレンズ47、イメージセンサ48を有している(図2参照)。検体からの反射光は、撮像レンズ46及びズームレンズ47を介してイメージセンサ48に入射する。これにより、イメージセンサ48に検体の反射像が結像される。ズームレンズ47は、ズーム操作部22cを操作することでテレ端とワイド端との間を移動する。ズームレンズ47がワイド端側に移動すると検体の反射像が拡大する。一方、ズームレンズ47がテレ端側に移動することで、検体の反射像が縮小する。なお、拡大観察をしない場合(非拡大観察時)には、ズームレンズ47はテレ端に配置されている。そして、ズーム操作部22cを操作して拡大観察を行う場合に、ズームレンズ47はテレ端からワイド端側に移動される。
The imaging
イメージセンサ48は、カラーの撮像素子であり、検体の反射像を撮像して画像信号を出力する。イメージセンサ48は、例えばCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサやCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)イメージセンサである。また、イメージセンサ48は、撮像面にRGBカラーフィルタが設けられたRGB画素を有しており、RGBの各色の画素で光電変換をすることによってR,G,Bの三色の画像信号を出力する。
The
図4に示すように、Bカラーフィルタは380〜560nmの分光透過率を有しており、Gカラーフィルタは450〜630nmの分光透過率を有しており、Rカラーフィルタ580〜760nmの分光透過率を有している。したがって、広帯域光源31が発する白色光の波長帯域を制限せずにそのまま照射する場合、B画素,G画素,R画素は対応する各カラーフィルタの波長帯域の光を受光する。また、特殊観察モード時には、Aモードでは第1狭帯域光が、Bモードでは第2,第3狭帯域光がそれぞれ検体に照射されるが、これらの各狭帯域光の反射光は、いずれもB画素で受光される。
As shown in FIG. 4, the B color filter has a spectral transmittance of 380 to 560 nm, the G color filter has a spectral transmittance of 450 to 630 nm, and the spectral transmission of the R color filter 580 to 760 nm. Have a rate. Therefore, when the white light emitted from the
なお、イメージセンサ48としては、撮像面にC(シアン),M(マゼンタ),Y(イエロー)及びG(グリーン)の補色フィルタを備えた、いわゆる補色イメージセンサを用いても良い。イメージセンサ48として補色イメージセンサを用いる場合は、CMYGの四色の画像信号からRGBの三色の画像信号に色変換する色変換部を、内視鏡12、光源装置14またはプロセッサ装置16のいずれかに設けておけば良い。こうすれば補色イメージセンサを用いる場合でも、CMYGの4色の画像信号から色変換によってRGB3色の画像信号を得ることができる。
As the
撮像制御部49はイメージセンサ48の撮像制御を行う。図5に示すように、イメージセンサ48の1フレームの期間は、検体からの反射光を光電変換して電荷を蓄積する蓄積期間と、その後に蓄積した電荷を読み出して画像信号を出力する読出期間とからなる。通常観察モード時には、1フレームの期間毎に、白色光が照射された検体をイメージセンサ48で撮像する。これにより、1フレーム毎にイメージセンサ48からRGBの各画像信号が出力される。
The imaging control unit 49 performs imaging control of the
撮像制御部49は、特殊観察モード時も、通常観察モード時と同様にしてイメージセンサ48に蓄積期間と読出期間を行わせる。これにより、特殊観察モードのAモードの場合、図6に示すように第1狭帯域光と白色光が交互に照射されることに応じて、イメージセンサ48は、1フレーム目では第1狭帯域光で検体を撮像し、次の2フレーム目では白色光で検体を撮像して画像信号を出力する。1フレーム目に照射される光は第1狭帯域光だけなので、B画素は第1狭帯域光の反射光を受光するが、G画素とR画素は検体からの反射光を受光しない。このため、1フレーム目にイメージセンサ48が出力する有意な画像信号は実質的にB画素で得られたB画像信号である。一方、2フレーム目は青色,緑色,赤色の全波長域を含む白色光が照射されるので、B画素で得られたB画像信号,G画素で得られたG画像信号,R画素で得られたR画像信号がそれぞれ出力される。
In the special observation mode, the imaging control unit 49 causes the
なお、本明細書では、各画像信号に、フレーム番号を添えて表記する。また、狭帯域光の反射光によって得られた画像信号には、狭帯域光の中心波長を添えて表記する。中心波長の表記を添えていないものは広帯域光による画像信号である。したがって、Aモードでは、イメージセンサ48は、1フレーム目にB1(470)画像信号を出力し、2フレーム目にはB2画像信号,G2画像信号,R2画像信号をそれぞれ出力する。
In this specification, each image signal is described with a frame number. Further, the image signal obtained by the reflected light of the narrow band light is described with the center wavelength of the narrow band light. What does not have a center wavelength notation is an image signal by broadband light. Therefore, in the A mode, the
図7に示すように、特殊観察モードのBモードの場合は、第2狭帯域光、第3狭帯域光、白色光がフレーム毎に順に照射されるので、1フレーム目では、イメージセンサ48は第2狭帯域光で検体を撮像して、B1(440)画像信号を出力する。次の2フレーム目では、第3狭帯域光で検体を撮像し、B2(450)画像信号を出力する。そして、3フレーム目では、白色光で検体を撮像し、B3画像信号,G3画像信号,R3画像信号をそれぞれ出力する。 As shown in FIG. 7, in the B mode of the special observation mode, the second narrowband light, the third narrowband light, and the white light are sequentially emitted for each frame. The specimen is imaged with the second narrowband light, and a B1 (440) image signal is output. In the next second frame, the specimen is imaged with the third narrowband light, and a B2 (450) image signal is output. In the third frame, the specimen is imaged with white light, and a B3 image signal, a G3 image signal, and an R3 image signal are output.
イメージセンサ48から出力される各色の画像信号は、CDS(correlated double sampling)/AGC(automatic gain control)回路50に送信される(図2参照)。CDS/AGC回路50は、イメージセンサ48から出力されるアナログの画像信号に相関二重サンプリング(CDS)や自動利得制御(AGC)を行う。CDS/AGC回路50を経た画像信号は、ガンマ変換部51でガンマ変換が施されることにより、モニタ18等の出力デバイスに適した階調を有する画像信号に変換される。ガンマ変換後の画像信号はA/D変換器52によってデジタル画像信号に変換される。こうしてデジタル化された画像信号はプロセッサ装置16に入力される。
The image signals of the respective colors output from the
プロセッサ装置16は、受信部54と、画像処理切替部60と、通常観察画像処理部62と、特殊観察用画像処理部64と、画像表示信号生成部66と、制御部67とを備えている。受信部54は、内視鏡12から入力される画像信号を受信する。受信部54はDSP(Digital Signal Processor)56とノイズ除去部58を備えており、DSP56は、受信した画像信号に対して色補正処理等のデジタル信号処理を行う。ノイズ除去部58は、DSP56で色補正処理等が施された画像信号に対して、例えば移動平均法やメディアンフィルタ法等によるノイズ除去処理を施す。ノイズが除去された画像信号は、画像処理切替部60に入力される。
The
画像処理切替部60は、モード切替SW22bが通常観察モードにセットされている場合には、画像信号を通常観察画像処理部62に入力する。一方、モード切替SW22bが特殊観察モードに設定されている場合、画像処理切替部60は、画像信号を特殊観察用画像処理部64に入力する。
The image
通常観察画像処理部62は、色変換部68と、色彩強調部70と、構造強調部72とを有する。色変換部68は、入力された1フレーム分のRGBの各画像信号を、それぞれR画素、G画素、B画素に割り当てたRGB画像データを生成する。そして、RGB画像データに対して、さらに3×3のマトリックス処理、階調変換処理、3次元LUT処理等の色変換処理を施す。 The normal observation image processing unit 62 includes a color conversion unit 68, a color enhancement unit 70, and a structure enhancement unit 72. The color conversion unit 68 generates RGB image data in which the input RGB image signals for one frame are assigned to R pixels, G pixels, and B pixels, respectively. The RGB image data is further subjected to color conversion processing such as 3 × 3 matrix processing, gradation conversion processing, and three-dimensional LUT processing.
色彩強調部70は、色変換処理済みのRGB画像データに対して、各種色彩強調処理を施す。構造強調部72は、色彩強調処理済みのRGB画像データに対して、空間周波数強調等の構造強調処理を施す。構造強調部72で構造強調処理が施されたRGB画像データは、通常観察画像として画像表示信号生成部66に入力される。 The color enhancement unit 70 performs various color enhancement processes on the RGB image data that has been subjected to the color conversion process. The structure enhancement unit 72 performs structure enhancement processing such as spatial frequency enhancement on the RGB image data that has been subjected to color enhancement processing. The RGB image data subjected to the structure enhancement process by the structure enhancement unit 72 is input to the image display signal generation unit 66 as a normal observation image.
特殊観察画像処理部64は、酸素飽和度画像生成部76と、構造強調部78とを有する。酸素飽和度画像生成部76は、酸素飽和度を算出し、算出した酸素飽和度を表す酸素飽和度画像を生成する。
The special observation
構造強調部78は、酸素飽和度画像生成部76から入力される酸素飽和度画像に対して、空間周波数強調処理等の構造強調処理を施す。構造強調部72で構造強調処理が施された酸素飽和度画像は、画像表示信号生成部66に入力される。
The
表示用画像信号生成部66は、通常観察画像または酸素飽和度画像を表示用形式の信号(表示用画像信号)に変換し、モニタ18に入力する。これにより、モニタ18には通常観察画像または酸素飽和度画像が表示される。
The display image signal generation unit 66 converts the normal observation image or the oxygen saturation image into a display format signal (display image signal) and inputs it to the
制御部67は、モード切替SW22bによって特殊観察モードが設定された場合に作動し、特殊観察モードをAモードとBモードのどちらのサブモードで実行するかを決定し、決定したサブモードに対応する動作を光源装置14及び酸素飽和度画像生成部76に行わせる。
The
具体的には、制御部67は、ズーム検出部67aを備えている。ズーム検出部67aは、ズーム操作部22cの操作を監視して、ズームレンズの動作(すなわち拡大観察を行なっているか否か)を検出する。そして、ズーム検出部67aによる検出結果に応じて光源装置14の発光モードをA発光モードとB発光モードとで切り替える。具体的には、ズーム操作が検出されない場合、制御部67は、フィルタ制御部33を制御して光源装置14の発光モードをA発光モードにする。一方、ズーム操作が検出された場合、制御部67は、フィルタ制御部33を制御して光源装置14の発光モードをB発光モードにする。なお、制御部67は、ズーム検出部67aによる検出結果に応じて、酸素飽和度画像生成部76の各部の処理モードも切り替える。具体的には、ズーム操作が検出されない場合には、酸素飽和度画像生成部76の各部の処理モードをA処理モードにし、ズーム操作が検出された場合にはB処理モードにする。
Specifically, the
図8に示すように、酸素飽和度画像生成部76は、信号比算出部81と、相関関係記憶部82と、酸素飽和度算出部83と、画像生成部84と、を備えている。これらのうち、信号比算出部81と酸素飽和度算出部83は、特殊観察モードをAモードとBモードのどちらのサブモードで実行するかによって異なる動作をする。すなわち、信号比算出部81と酸素飽和度算出部83は、特殊観察モードがAモードで実行される場合のためのA処理モードと、特殊観察モードがBモードで実行される場合のためのB処理モードとで、処理モードを切り替えることができる。特殊観察モードがAモードで実行される場合、酸素飽和度画像生成部76には、1フレーム目に取得されるB1(470)画像信号と、2フレーム目に取得されるB2画像信号,G2画像信号,R2画像信号が入力される。また、特殊観察モードがBモードで実行される場合、酸素飽和度画像生成部76には、1フレーム目に取得されるB1(440)画像信号と、2フレーム目のB2(450)画像信号、3フレーム目のB3画像信号,G3画像信号,R3画像信号が1セットになって入力される。
As shown in FIG. 8, the oxygen saturation
信号比算出部81は、酸素飽和度の算出に用いる画像信号の信号比を算出する。具体的には、特殊観察モードがAモードで実行される場合、信号比算出部81は、B1(470)画像信号とG2画像信号の信号比B1(470)/G2と、R2画像信号とG2画像信号の信号比R2/G2とを、それぞれ画素毎に算出する(A処理モード)。これに対して、特殊観察モードがBモードで実行される場合、信号比算出部81は、B1(440)画像信号とB2(450)画像信号の信号比B1(440)/B2(450)と、R3画像信号とG3画像信号の信号比R3/G3とを、それぞれ画素毎に算出する(B処理モード)。
The signal
相関関係記憶部82は、信号比算出部81が算出する信号比と酸素飽和度の相関関係を表すテーブルを記憶する。特殊観察モードがAモードとBモードの2つのサブモードのどちらかで実行されることに対応して、相関関係記憶部82には、Aモード用のAモードテーブル82aとBモード用のBモードテーブル82bの2つを記憶している。
The
図9に示すように、Aモードテーブル82aは、Aモード時に算出される2つの信号比B1(470)/G2,R2/G2と、酸素飽和度の相関関係を二次元空間上に等値線で定義した2次元テーブルである。信号比B1(470)/G2及び信号比R2/G2と、酸素飽和度の等値線の位置及び形状は、光散乱の物理的なシミュレーションによって予め得られ、各等値線の間隔は、血液量(信号比R2/G2)に応じて変化する。なお、信号比B1(470)/G2及び信号比R2/G2と、酸素飽和度との相関関係はlogスケールで記憶されている。 As shown in FIG. 9, the A mode table 82a is an isoline showing the correlation between the two signal ratios B1 (470) / G2, R2 / G2 calculated in the A mode and the oxygen saturation in a two-dimensional space. Is a two-dimensional table defined in The signal ratio B1 (470) / G2 and the signal ratio R2 / G2 and the position and shape of the oxygen saturation isolines are obtained in advance by a physical simulation of light scattering. It varies depending on the amount (signal ratio R2 / G2). The correlation between the signal ratio B1 (470) / G2 and the signal ratio R2 / G2 and the oxygen saturation is stored on a log scale.
また、図10に示すように、Bモードテーブル82bは、Bモード時に算出される2つの信号比B1(440)/B2(450),R3/G3と、酸素飽和度の相関関係を二次元空間上に等値線で定義した2次元テーブルである。Bモードテーブル82bでは、信号比B1(470)/G2が大きいほど酸素飽和度が大きくなる点が、Aモードテーブル82aと異なっている。これは、Aモードで用いる第1狭帯域光の波長では、酸化ヘモグロビンの吸光係数が還元ヘモグロビンの吸光係数よりも大きいのに対して、Bモードで用いる第2狭帯域光の波長では、酸化ヘモグロビンの吸光係数が還元ヘモグロビンの吸光係数よりも小さいためである(図11参照)。これ以外は、Aモードテーブル82aと同様であり、Bモードテーブル82bの等値線の位置及び形状は、光散乱の物理的なシミュレーションによって予め得られ、各等値線の間隔は、血液量(信号比R3/G3)に応じて変化する。また、信号比B1(440)/B2(450)及び信号比R3/G3と、酸素飽和度との相関関係はlogスケールで記憶されている。 As shown in FIG. 10, the B-mode table 82b is a two-dimensional space that shows the correlation between the two signal ratios B1 (440) / B2 (450) and R3 / G3 calculated in the B mode and the oxygen saturation. It is a two-dimensional table defined with isolines above. The B mode table 82b is different from the A mode table 82a in that the oxygen saturation increases as the signal ratio B1 (470) / G2 increases. This is because the absorption coefficient of oxyhemoglobin is larger than that of reduced hemoglobin at the wavelength of the first narrowband light used in the A mode, whereas oxyhemoglobin is expressed at the wavelength of the second narrowband light used in the B mode. This is because the extinction coefficient of is smaller than that of reduced hemoglobin (see FIG. 11). Other than this, it is the same as the A mode table 82a, and the positions and shapes of the isolines of the B mode table 82b are obtained in advance by a physical simulation of light scattering. It varies according to the signal ratio R3 / G3). Further, the correlation between the signal ratio B1 (440) / B2 (450) and the signal ratio R3 / G3 and the oxygen saturation is stored in a log scale.
なお、上記相関関係は、図11に示すように、酸化ヘモグロビン(グラフ90)や還元ヘモグロビン(グラフ91)の吸光特性や光散乱特性と密接に関連し合っている。例えば、第1狭帯域光の中心波長470nmや第2狭帯域光の中心波長440nmのように、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数の差が大きい波長では、酸素飽和度の情報を取り扱いやすい。しかしながら、第1狭帯域光の中心波長470nmや第2狭帯域光の中心波長440nmの光に対応する信号を含む各画像信号(B1(470)画像信号,B1(440)画像信号)は、酸素飽和度だけでなく、血液量にも依存度が高い。そこで、B1(470)画像信号,B1(440)画像信号に加え、主として血液量に依存して変化する光に対応する信号比R2/G2,R3/G3を用いることで血液量に依存することなく、酸素飽和度を正確に求めることができる。
Note that, as shown in FIG. 11, the correlation is closely related to the light absorption characteristics and light scattering characteristics of oxyhemoglobin (graph 90) and reduced hemoglobin (graph 91). For example, information on oxygen saturation is easy to handle at wavelengths where the difference in the extinction coefficient between oxyhemoglobin and reduced hemoglobin is large, such as the
酸素飽和度算出部83は、特殊観察モードをAモードで実行するか、Bモードで実行するかに応じて、相関関係記憶部82に記憶されたAモードテーブル82aまたはBモードテーブル82bを参照し、信号比算出部81で算出された信号比に対応する酸素飽和度を画素毎に算出する。特殊観察モードがAモードで実行される場合には、酸素飽和度算出部83は、Aモードテーブル82aを参照して酸素飽和度を算出し(A処理モード)、特殊観察モードがBモードで実行される場合には、Bモードテーブル82bを参照して酸素飽和度を算出する(B処理モード)。具体的には、A処理モードにおいて、所定画素における信号比B1(470)/G2及び信号比R2/G2がそれぞれB1(470) */G2*及びR2*/G2*である場合、図12に示すように、Aモードテーブル82aを参照すると、信号比B1(470) */G2*及び信号比R2*/G2*に対応する酸素飽和度は「60%」である。したがって、酸素飽和度算出部83は、この画素の酸素飽和度を「60%」と算出する。B処理モードの場合も、参照するテーブルがBモードテーブル82bになる以外はAモードの場合と同様である。
The oxygen
なお、例えばA処理モードでは、信号比B1(470)/G2及び信号比R2/G2が極めて大きくなったり、極めて小さくなったりすることはほとんどない。すなわち、信号比B1(470)/G2や信号比R2/G2の値が、酸素飽和度0%の下限ライン93を上回ったり、反対に酸素飽和度100%の上限ライン94を下回ったりすることはほとんどない。但し、算出する酸素飽和度が下限ライン93を下回ってしまった場合には酸素飽和度算出部83は酸素飽和度を0%とし、上限ライン94を上回ってしまった場合には酸素飽和度を100%とする。また、信号比B1(470)/G2及び信号比R2/G2に対応する点が下限ライン93と上限ライン94の間から外れた場合には、その画素における酸素飽和度の信頼度が低いことが分かるように表示をしたり、酸素飽和度を算出しないようにしても良い。これらはBモードでも同様である。
For example, in the A processing mode, the signal ratio B1 (470) / G2 and the signal ratio R2 / G2 are hardly increased or decreased extremely. That is, the values of the signal ratio B1 (470) / G2 and the signal ratio R2 / G2 are above the
画像生成部84は、酸素飽和度算出部86で算出された酸素飽和度と、白色光で撮像して得られたRGB各色の画像信号を用いて、酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像を生成する。具体的には、特殊観察モードがAモードで実行される場合、画像生成部84は、2フレーム目のB2画像信号,G2画像信号,R2画像信号に対して、酸素飽和度に応じたゲインを画素毎に施し、ゲインを施したB2画像信号,G2画像信号,R2画像信号を用いてRGB画像データを生成する。例えば、画像生成部84は、酸素飽和度が60%以上の画素ではB2画像信号のいずれにも同じゲイン「1」を乗じる。これに対して、酸素飽和度が60%未満の画素では、B2画像信号に対して「1」未満のゲインを乗じ、G2画像信号及びR2画像信号に対しては「1」以上のゲインを乗じる。このゲイン処理後のB1画像信号,G2画像信号,R2画像信号を用いて生成されたRGB画像データがAモードの酸素飽和度画像である。
The
また、特殊観察モードがBモードで実行される場合、画像生成部84は、3フレーム目のB3画像信号,G3画像信号,R3画像信号に対して、酸素飽和度に応じたゲインを画素毎に施し、ゲインを施したB3画像信号,G3画像信号,R3画像信号を用いてRGB画像データを生成する。ゲインの掛け方は上記Aモードの場合と同じであり、ゲイン処理後のB3画像信号,G3画像信号,R3画像信号を用いて生成されたRGB画像データがBモードの酸素飽和度画像である。
When the special observation mode is executed in the B mode, the
画像生成部84が生成した酸素飽和度画像は、高酸素の領域(酸素飽和度が60〜100%の領域)では、通常観察画像と同様の色で表される。一方、酸素飽和度が所定値を下回る低酸素の領域(酸素飽和度が0〜60%の領域)は、通常観察画像とは異なる色(疑似カラー)で表される。
The oxygen saturation image generated by the
なお、本実施形態では、画像生成部84は、低酸素の領域のみ疑似カラー化するゲインを乗じているが、高酸素領域でも酸素飽和度に応じたゲインを施し、酸素飽和度画像の全体を疑似カラー化しても良い。また、低酸素領域と高酸素領域を酸素飽和度60%で分けているがこの境界も任意である。
In the present embodiment, the
次に、本実施形態の内視鏡システム10による観察の流れを図13のフローチャートに沿って説明する。まず、通常観察モードにおいて、最も遠景の状態からスクリーニングを行う(S10)。通常観察モードでは、通常観察画像がモニタ18に表示される。このスクリーニング時に、ブラウニッシュエリアや発赤等の病変の可能性がある部位(以下、病変可能性部位という)を発見した場合(S11)には、モード切替SW22bを操作して、特殊観察モードに切り替える(S12)。そして、この特殊観察モードにおいて、病変可能性部位が低酸素状態になっているか否かの診断を行う。
Next, the flow of observation by the
特殊観察モードでは、ズーム操作部22cを操作して拡大観察を行なっているか否かに応じて自動的にAモードとBモードの2種類のサブモードのいずれかで実行される(S13)。まず、ズーム操作部22cを操作せず、ズームレンズ47をテレ端においた状態で非拡大観察をする場合、回転フィルタ32のAモードフィルタ32aが、広帯域光源31が発する白色光の光路上に配置されるので(S14)、イメージセンサ48のフレームレートに同期して、中心波長470nmの第1狭帯域光と白色光とが交互に検体に照射される。これらの各光のもとで検体を撮像することにより、1フレーム目にはB1(470)画像信号が取得され、2フレーム目にはB2画像信号,G2画像信号,R2画像信号が取得される(S15)。
In the special observation mode, it is automatically executed in one of two types of sub-modes, A mode and B mode, depending on whether the
そして、これらの各画像信号のうち、B1(470)画像信号とG2画像信号の信号比B1(470)/G2と、R2画像信号とG2画像信号の信号比R2/G2とに基づいて酸素飽和度が算出される(S16)。その後、算出した酸素飽和度に応じたゲインを乗じたB2画像信号,G2画像信号,R2画像信号を用いてRGB画像データを生成することにより、低酸素領域が疑似カラーで表示された酸素飽和度画像が生成され(S17)、モニタ18に表示される(S18)。 Then, among these image signals, B1 (470) the signal ratio B1 (470) of the image signal and the G2 image signal / G2 and oxygen saturation based on the signal ratio R2 / G2 of the R2 image signal and G2 image signals The degree is calculated (S16). Thereafter, RGB image data is generated using the B2 image signal, the G2 image signal, and the R2 image signal multiplied by the gain corresponding to the calculated oxygen saturation, whereby the oxygen saturation in which the low oxygen region is displayed in a pseudo color. An image is generated (S17) and displayed on the monitor 18 (S18).
そして、モニタ18に表示された非拡大酸素飽和度画像に基づいて、ドクターは病変可能性部位が低酸素状態になっているかどうかを確認する。こうした酸素飽和度の表示は、通常観察モードに切り替えられるまで継続して行わる(S25)。また、診断を終了する場合には、内視鏡12の挿入部21を検体内から抜き出す(S26)。
Then, based on the non-enlarged oxygen saturation image displayed on the
一方、図14に示すように、非拡大観察時に生成及び表示される酸素飽和度画像91によって、病変可能性部位が疑似カラー化された低酸素領域92で表示されると、医師は、発見された低酸素領域92を、ズーム操作22cを操作して拡大観察する。ズーム操作部22cの操作がズーム検出部67aによって検出されると(S13)、制御部67は、光源装置14の発光モードをB発光モードに切り替えさせる。すなわち、フィルタ制御部33は回転フィルタ32のBモードフィルタ32bを広帯域光源31が発する白色光の光路上に配置する(S20)。拡大観察が検知され、特殊観察モードのサブモードがAモードからBモードに切り替えられると、中心波長440nmの第2狭帯域光と、中心波長450nmの第3狭帯域光と、白色光とが、イメージセンサ48のフレームレートに同期して順に照射される。このため、1フレーム目にはB1(440)画像信号が取得され、2フレーム目にはB2(450)画像信号が取得され、3フレーム目にはB3画像信号,G3画像信号,R3画像信号が取得される(S21)。
On the other hand, as shown in FIG. 14, when an
そして、これらの各画像信号のうち、B1(440)画像信号とB2(450)画像信号の信号比B1(440)/B2(450)と、R3画像信号とG3画像信号の信号比R3/G3とに基づいて酸素飽和度が算出される(S22)。その後、算出した酸素飽和度に応じたゲインを乗じたB3画像信号,G3画像信号,R3画像信号を用いてRGB画像データを生成することにより、低酸素領域が疑似カラーで表示された酸素飽和度画像が生成され(S23)、モニタ18に表示される(S24)。 Among these image signals, the signal ratio B1 (440) / B2 (450) of the B1 (440) image signal and the B2 (450) image signal, and the signal ratio R3 / G3 of the R3 image signal and the G3 image signal. Based on the above, the oxygen saturation is calculated (S22). Thereafter, RGB image data is generated using the B3 image signal, the G3 image signal, and the R3 image signal multiplied by the gain corresponding to the calculated oxygen saturation, whereby the oxygen saturation in which the hypoxic region is displayed in a pseudo color. An image is generated (S23) and displayed on the monitor 18 (S24).
拡大観察時に、例えばAモードの第1狭帯域光を用いて、第1狭帯域光によるB1(470)画像信号と白色光中の緑色波長帯域の光によるG2画像信号に基づいて酸素飽和度を算出して酸素飽和度画像93を生成すると、各光の光量等の分布を反映して、この酸素飽和度画像93にはアーチファクト94が表れる(図14参照)。このため、拡大観察をしたことにより、低酸素領域92を仔細に観察できるどころか、不正確な酸素飽和度が表示されることになる。
At the time of magnified observation, for example, using the first narrowband light of A mode, the oxygen saturation is calculated based on the B1 (470) image signal by the first narrowband light and the G2 image signal by the green wavelength band light in the white light. When the
一方、Bモードでは、第2狭帯域光と第3狭帯域光を用い、これらの第2,第3狭帯域光によるB1(440)画像信号とB2(450)画像信号の信号比B1(440)/B2(450)に基づいて、酸素飽和度を算出し、酸素飽和度画像96を生成するので、生成した酸素飽和度画像96にはアーチファクト94は表れない(図14参照)。このため、Bモードで生成及び表示される酸素飽和度画像96は、検体を拡大観察しているにも関わらず、信号光の光量等の分布に影響されずに、正確な酸素飽和度を算出及び表示可能であり、低酸素領域92の酸素飽和度を仔細に観察することができる。
On the other hand, in the B mode, the second narrowband light and the third narrowband light are used, and the signal ratio B1 (440 ) of the B1 (440) image signal and the B2 (450) image signal by these second and third narrowband lights. ) Since the oxygen saturation is calculated based on / B2 (450) and the
このように、Bモードでアーチファクト94が低減されるのは、この第2,第3狭帯域光は、Aモードの第1狭帯域光と白色光中の緑色波長帯域よりも中心波長が近いことによる。すなわち、拡大観察によって第2狭帯域光と第3狭帯域光とで各々異なる光量分布等が顕になったとしても、第2,第3狭帯域光の中心波長が近いと、各々の光量分布等の差異は小さい。例えば、第2狭帯域光と第3狭帯域光の光量分布等によって画像信号に係数α2,α3がかかったものに変化してしまうとしても、表れる各光量分布等がほぼ等しければ(α2≒α3)、酸素飽和度を算出するための信号比B1(440)/B2(450)は(α1B1(440))/(α2B2(450))≒B1(440)/B2(450)であり、光量分布等の影響が低減される。本実施形態の場合は、第2狭帯域光(440nm)と第3狭帯域光(450nm)の中心波長が特に近いので、アーチファクト94を抑制することができる。もちろん、第2,第3狭帯域光の代わりに、広帯域光を用いたり、他の色の波長帯域を用いたりする場合も同様の理由でアーチファクト94を低減可能である。
As described above, the
なお、Bモードは、ズーム操作部22cの操作によって、ズームレンズ47がワイド端に移動され、拡大観察を終了(非拡大観察に戻る)まで繰り返し行われる(S25)。
In the B mode, the
なお、上記第1実施形態では、非拡大観察時にAモードで低酸素領域92を確認した後、低酸素領域92の拡大観察をしているが、非拡大観察時に低酸素領域92を検出しない場合にズーム操作部22cが操作され、拡大観察に切り替えられる場合もある。この場合も、ズーム検出部67aによってズーム操作部22cの操作、すなわち拡大観察への移行が検出されれば、制御部67は自動的にBモードに切り替える。
In the first embodiment, after the
[第2実施形態]
第1実施形態の内視鏡システム10では、ズーム操作を監視することにより、特殊観察モードをAモードで実行するか、Bモードで実行するかを切り替えているが、ズーム操作を監視する代わりに、生成された酸素飽和度画像からアーチファクト94を検出することにより、AモードとBモードの切り替えを行なっても良い。
[Second Embodiment]
In the
この場合、図15に示す内視鏡システム200のように、制御部67に、ズーム検出部67aの代わりに、アーチファクト検出部67bを設ける。その他の構成は、第1実施形態の内視鏡システム10と同じである。
In this case, as in the
アーチファクト検出部67bは、画像生成部84から酸素飽和度画像を取得し、取得した酸素飽和度画像からアーチファクト94を検出する。拡大観察によって表れるアーチファクト94は、その表れ方(分布や強度等)が先端部24での照明光学系24aと撮像光学系24bの配置等の内視鏡12の構造と、検体の拡大率(または先端部24と検体の距離)によってほぼ定まっている。このため、アーチファクト検出部67bは、酸素飽和度画像の任意の1点または複数点で画素値を監視することにより、アーチファクト94が表れているか否かを検出する。
The
例えば、アーチファクトが表れることによって必ず低酸素状態にみえるようになる位置の画素を監視する場合、そのB画素値を第1閾値と比較し、ゲインによってB画素値が第1閾値以下になっている場合(低酸素の疑似カラーになっている場合)にアーチファクト94を検出する。監視している画素で検体自体がアーチファクト94ではなく本当に低酸素状態になっている場合もあるが、アーチファクト94は検体の性状に応じた低酸素状態よりも概ね大きいので、第1閾値をある程度大きく設定しておけば、誤検出することなく、アーチファクト94を検出可能である。
For example, when monitoring a pixel at a position where an artifact appears to make it appear to be in a low oxygen state, the B pixel value is compared with a first threshold value, and the B pixel value is equal to or less than the first threshold value due to gain. If this is the case (if it is a hypoxia pseudo-color), the
なお、アーチファクト94が表れることによって必ず高酸素状態にみえるようになる位置の画素を監視しても良い。また、複数点で画素値を監視すれば検出精度が向上するので、2点以上で画素値を監視することが好ましい。さらに、アーチファクト94の検出方法は任意であり、画素値を閾値と比較する代わりに、アーチファクト94の周波数成分を抽出することにより、アーチファクト94を検出しても良い。
In addition, you may monitor the pixel of the position where it always appears in a high oxygen state when the
そして、酸素飽和度画像からアーチファクト94が検出されなかった場合、制御部67は、光源装置14の発光モードをA発光モードにし、酸素飽和度画像生成部76の各部をA処理モードで動作させる。すなわち、アーチファクト94が検出されなければ、内視鏡システム200は、Aモードで動作する。一方、酸素飽和度画像からアーチファクト94が検出された場合には、制御部67は、光源装置14の発光モードをB発光モードにし、酸素飽和度画像生成部76の各部をB処理モードで動作させる。すなわち、アーチファクト94が検出されると、内視鏡システム200は、Bモードで動作する。
When the
このように、酸素飽和度画像からアーチファクト94を検出し、アーチファクト94が検出されたか否かによって特殊観察モードをAモードとBモードとで切り替えるようにすると、ズーム操作によらず、内視鏡12の先端部24を検体に近づけて拡大観察をする場合でも、アーチファクト94がない酸素飽和度画像を生成し、表示することができる。
As described above, when the
なお、第1及び第2実施形態を組み合わせても良い。具体的には、第1実施形態のようにズーム操作を監視しつつ、アーチファクトの検出も行い、ズーム操作がされ、アーチファクトが表れることが予見される場合、または、アーチファクトが既に表れている場合の何れかの場合に、Bモードで特殊観察モードを実行するようにしても良い。このように、第1及び第2実施形態を組み合わせた内視鏡システムによれば、ズーム操作によって拡大観察をする場合と、ズーム操作によらず、内視鏡12の先端部24を検体に近づけて拡大観察をする場合とのどちらでも正確な酸素飽和度画像を生成し、表示することができる。
Note that the first and second embodiments may be combined. Specifically, as in the first embodiment, when the zoom operation is monitored, artifacts are also detected and the zoom operation is performed, and it is predicted that the artifacts appear, or when the artifacts already appear In any case, the special observation mode may be executed in the B mode. As described above, according to the endoscope system in which the first and second embodiments are combined, the
なお、第2実施形態の内視鏡システム200では、アーチファクト検出部67bが酸素飽和度画像からアーチファクト94を検出しているが、算出した酸素飽和度のデータからアーチファクト94を検出しても良い。
In the
なお、第1,第2実施形態では、モード切替SW22bは、通常観察モードと特殊観察モードを切り替えるためのものであり、特殊観察モードのAモードとBモードはズーム操作やアーチファクトの有無に応じて自動的に切り替えているが、モード切替SW22bの操作によって手動で特殊観察モードをAモードとBモードとで切り替えを行えるようにしても良い。この場合、モード切替SW22bは、光源装置の発光モードを切り替える発光モード切替操作部、及び、酸素飽和度画像生成部76の各部の処理モードを切り替える処理モード切替操作部として機能する。また、モード切替SW22bの他に、特殊観察モードをAモードとBモードとで切り替えるボタンやスイッチ等の操作部を設けても良い。
In the first and second embodiments, the
なお、第1,2実施形態ではそれぞれズーム操作とアーチファクトを検出して、特殊観察モードのAモードとBモードを切り替えているが、これら以外(例えば露光量等)に応じてAモードとBモードの切り替えを行なっても良い。また、例えば、図16に示す内視鏡システム250のように、先端部24と検体との距離を測定する測距センサ251を先端部24に設けておき、制御部67は、この測距センサによって測定された先端部24と検体との距離に応じて、光源装置14の発光モードや酸素飽和度画像生成部76の各部の処理モードを切り替えても良い。この測距センサは、鉗子チャネルに挿通して用いるものでも良い。
In the first and second embodiments, the zoom operation and the artifact are detected, and the A mode and the B mode of the special observation mode are switched. However, the A mode and the B mode according to other than these (for example, the exposure amount). May be switched. Further, for example, as in the
なお、第1,第2実施形態では、AモードとBモードの切り替えにともなって、酸素飽和度算出部83が参照するテーブルをAモードテーブル82aとBモードテーブル82bとで切り替えているが、これらのテーブルの切り替えの代わりに、所定の関数を用いても良い。例えば、Aモードテーブル82aだけ相関関係記憶部82に記憶しておき、Bモードの場合には、Aモードテーブル82aを参照して算出した酸素飽和度を、予め実験等により定めた関数を用いて補正し、この補正した酸素飽和度の値をBモードにおける酸素飽和度としても良い。逆に、Bモードテーブル82bだけを相関関係記憶部82に記憶しておき、Aモードの場合にはBモードテーブル82bを用いて算出した酸素飽和度を所定関数で補正しても良い。また、相関関係記憶部82には、Aモードテーブル82aやBモードテーブル82bの代わりに、各モードで算出する信号比と酸素飽和度を対応付ける関数を記憶しておき、その関数に基づいて酸素飽和度を算出してもよい。
In the first and second embodiments, the table referred to by the oxygen
[第3実施形態]
第1,第2実施形態では、Bモードフィルタ42bが第2狭帯域光透過部34aと第3狭帯域光透過部34bと開口34cの3区画に分けられた回転フィルタ32を用いているが、この回転フィルタ32の代わりに、図17に示す回転フィルタ301を用いても良い。
[Third Embodiment]
In the first and second embodiments, the B-mode filter 42b uses the
回転フィルタ301は、内周部に第1,第2実施形態の回転フィルタ32と同じAモードフィルタ32aを有する。一方、回転フィルタ301の外周部に設けられたBモードフィルタ301bは、中心波長440nmの第2狭帯域光(440±10nm)を選択的に透過する第2狭帯域光透過部304と、バンドパスフィルタ305を備える。第2狭帯域光透過部304の特性は、第1,第2実施形態の回転フィルタ32に設けられた第2狭帯域光透過部34aと同じである。バンドパスフィルタ305は、図18に示すように、中心波長450nmの第3狭帯域光(450±10nm)と、緑赤広帯域光(例えば530〜700nm)を透過する。
The
図19に示すように、回転フィルタ301を用いる場合、Bモードでは1フレーム目では第2狭帯域光が照射され、B1(440)画像信号が得られる。また、Bモードの2フレーム目では、第3狭帯域光と緑赤広帯域光が同時に照射されるので、これらに対応するB2(450)画像信号,G2画像信号,R2画像信号が得られる。このため、第1,第2実施形態の内視鏡システム10,200と同様に、B1(440)画像信号とB2(450)画像信号の信号比B1(440)/B2(450)と、R2画像信号とG2画像信号の信号比R2/G2とに基づいて酸素飽和度を算出することができる。この場合、第1,第2実施形態の回転フィルタ32を用いる場合と比較して、Bモードで1枚の酸素飽和度画像を生成するのに要する時間が3フレームから2フレームに低減されるので、迅速に酸素飽和度画像を生成及び表示可能である。
As shown in FIG. 19, when the
[第4実施形態]
第1〜第3実施形態では、広帯域光源31と回転フィルタ32,301を用いて第1〜第3狭帯域光及び白色光を発生させているが、広帯域光源31と回転フィルタ32,301の代わりにLED(Light Emitting Diode)光源を用いても良い。
[Fourth Embodiment]
In the first to third embodiments, the first to third narrowband light and the white light are generated using the
例えば、図20に示すように、内視鏡システム400の光源装置14は、LED光源ユニット401と光源制御部402を備える。この光源装置14以外の構成については、第1実施形態の内視鏡システム10と同様である。
For example, as illustrated in FIG. 20, the
LED光源ユニット401は、白色LED403と、第1狭帯域LED404と、第2狭帯域LED405と、第3狭帯域LED406を有する。白色LED403は、青色,緑色,赤色の波長帯域を含む白色光を発光する。第1狭帯域LED404は、中心波長470nm(470±10nm)の第1狭帯域光を発光し、第2狭帯域LED405は、中心波長440nm(440±10nm)の第2狭帯域光を発光する。また、第3狭帯域LED406は、中心波長450nm(450±10nm)の第3狭帯域光を発光する。
The LED
光源制御部402は、モード切替SW22bや制御部67から入力される制御信号に基づいて、LED光源ユニット401の各LED403〜406の点灯(及び消灯)のタイミング、発光量等を制御する。
The light
具体的には、モード切替SW22bによって通常観察モードに設定された場合、光源制御部402は、白色LED403のみを点灯させ、第1〜第3狭帯域LED404〜406を消灯させる。このため、通常観察モードでは、白色LED403が発する白色光がライトガイド41に入射し、検体に照射される。したがって、内視鏡システム400の通常観察モードでは、第1実施形態の通常モード(図5参照)と同様に、1フレーム毎にB画像信号,G画像信号,R画像信号が得られ、これらを用いて通常観察画像が生成される。
Specifically, when the normal observation mode is set by the
また、モード切替SW22bによって特殊観察モードに設定された場合に、制御部67からAモードで特殊観察モードを実行することを示す制御信号が入力されると、光源制御部402は、第1狭帯域LED404と白色LED403をフレーム毎に交互に点灯させる。また、第1狭帯域LED404を点灯させるフレームでは、白色LED403と第2,第3狭帯域LED405,406は消灯させ、白色LED403を点灯させるフレームでは、第1〜第3狭帯域LED404〜406は消灯させる。このため、1フレーム目には第1狭帯域光が検体に照射され、2フレーム目には白色光が照射される。したがって、内視鏡システム400が特殊観察モードをAモードで実行する場合、第1実施形態のAモード(図6参照)と同様に、1フレーム目にはB1(470)画像信号が得られ、2フレーム目にはB2画像信号,G2画像信号,R2画像信号が得られる。これらの各画像信号を用いた酸素飽和度算出方法、及び酸素飽和度画像の生成方法は、第1実施形態と同様である。
In addition, when the special observation mode is set by the
制御部67からBモードで特殊観察モードを実行することを示す制御信号が入力されると、光源制御部402は、第2狭帯域LED405,第3狭帯域LED406,白色LED403を1フレーム毎に順に点灯させる。また、各フレームでは他のLEDを消灯する。このため、1フレーム目には第2狭帯域光が、2フレーム目には第3狭帯域光が、3フレーム目には白色光がそれぞれ検体に照射される。したがって、内視鏡システム400が特殊観察モードをBモードで実行する場合、第1実施形態のBモード(図7参照)と同様に、1フレーム目にはB1(440)画像信号が、2フレーム目にはB2(450)画像信号が、3フレーム目にはB3画像信号,G3画像信号,R3画像信号がそれぞれ得られる。これらの各画像信号を用いた酸素飽和度算出方法、及び酸素飽和度画像の生成方法は、第1実施形態と同様である。
When a control signal indicating that the special observation mode is executed in the B mode is input from the
なお、第4実施形態の内視鏡システム400は、第1実施形態の内視鏡システム10と同様に制御部67にズーム検出部67aを備え、ズーム操作を検出して、特殊観察モードの実行モードをBモードに切り替えるが、第2実施形態の内視鏡システム200のようにアーチファクトを検出して特殊観察モードの実行モードを切り替えても良い。
Note that the
[第5実施形態]
第4実施形態では、第1〜第3実施形態の広帯域光源31と回転フィルタ32,301の代わりにLED光源を用いているが、回転フィルタ32の代わりにレーザーダイオード(LD)を用いても良い。
[Fifth Embodiment]
In the fourth embodiment, an LED light source is used instead of the
例えば、図21に示すように、内視鏡システム500の光源装置14は、LDユニット501と光源制御部502を備える。また、照明光学系24aに蛍光体503を備える。それ以外については、第1実施形態の内視鏡システム10と同様である。
For example, as illustrated in FIG. 21, the
LDユニット501は、第1LD504と、第2LD505と、第3LD506とを発光源として備える。第1LD504は、中心波長470nm(470±10nm)の第1青色レーザ光を発光する。第2LD505は、中心波長440nm(440±10nm)の第2青色レーザ光を発光する。また、第3LD506は、中心波長450nm(450±10nm)の第3青色レーザ光を発光する。これらの各LD504〜506は、ブロードエリア型のInGaN系レーザダイオードが利用でき、また、InGaNAs系レーザダイオードやGaNAs系レーザダイオードを用いることもできる。また、上記光源として、発光ダイオード等の発光体を用いても良い。
The
各LD504〜506の発光タイミングや発光量等は、光源制御部502によって個別に制御される。また、光源制御部502は、各LD504〜506の発光タイミング等の制御を、モード切替SW22bや制御部67から入力される制御信号に基づいて行う。通常観察モードの場合、光源制御部502は、第1LD504によって第1青色レーザ光を発光させ、第2LD505及び第3LD506は消灯する。特殊観察モードをAモードで実行する場合、光源制御部502は、通常観察モードと同様に第1LD504から第1青色レーザ光を発光させる。一方、特殊観察モードをBモードで実行する場合、光源制御部502は、第2LD505と第3LD506によって、第2青色レーザ光と第3青色レーザ光を1フレーム毎に交互に発光させる。
The light emission timing, the light emission amount, and the like of each of the
LD504〜506が発する青色レーザ光は、集光レンズ、光ファイバ、合波器等の光学部材(いずれも図示せず)、ライトガイド41を通じて蛍光体503に入射される。蛍光体503は、第1〜第3青色レーザ光が入射することで緑色〜赤色の蛍光を励起発光する。また、蛍光体503に入射した第1〜第3青色レーザ光の一部は蛍光体503を透過する。このため、検体には、蛍光体503を透過した第1〜第3青色レーザ光のいずれかと、蛍光体503が発する緑色〜赤色の蛍光とからなる白色光が照射される。
Blue laser light emitted from the
図22に示すように、第1青色レーザ光を蛍光体503に入射させた場合、検体には第1白色光510が照射される。第1白色光は、第1狭帯域光510aと第1蛍光510bとからなる。第1狭帯域光510aは、第1青色レーザ光が蛍光体503を透過した成分であり、第1蛍光510bは、第1青色レーザ光によって蛍光体503が発する蛍光である。
As shown in FIG. 22, when the first blue laser light is incident on the
また、第2青色レーザ光を蛍光体503に入射させた場合、検体には第2白色光511が照射される。第2白色光は、第2狭帯域光511aと第2蛍光511bとからなる。第2狭帯域光511aは、第2青色レーザ光が蛍光体503を透過した成分であり、第2蛍光511bは、第2青色レーザ光によって蛍光体503が発する蛍光である。
When the second blue laser light is incident on the
同様に、第3青色レーザ光を蛍光体503に入射させた場合、検体には第3白色光512が照射される。第3白色光512は、第3青色レーザ光の透過成分である第3狭帯域光512aと、第3青色レーザ光によって励起発光された第3蛍光512bとからなる。
Similarly, when the third blue laser light is incident on the
なお、蛍光体503の成分は、これらの第1〜第3白色光510〜512に含まれる各蛍光510b〜512bのスペクトル形状がほぼ等しくなるように調節されている。このような蛍光体503は、例えばYAG系蛍光体、あるいはBAM(BaMgAl10O17)で形成することができる。
The components of the
図23に示すように、通常観察モードでは、第1白色光510が検体に照射される。この場合、イメージセンサ48のB画素には第1狭帯域光510aと第1蛍光510bの一部の青色成分が入射する。第1狭帯域光510aは第1蛍光510bの青色成分よりも光強度が極めて大きいので、B画素から出力されるB画像信号は実質的に第1狭帯域光510aの反射光によるものである。また、イメージセンサ48のG画素及びR画素には、広帯域な第1蛍光510bの緑色波長帯域成分、赤色波長帯域成分がそれぞれ入射する。したがって、内視鏡システム505の通常観察モードでは、1フレーム毎に、B1(470)画像信号、G1画像信号、R1画像信号が得られ、これらを用いて通常観察画像が生成及び表示される。
As shown in FIG. 23, in the normal observation mode, the first
また、特殊観察モードをAモードで実行する場合、通常観察モードの場合と同様に、検体には第1白色光510が照射される。但し、特殊観察モードをAモードで実行する場合には、イメージセンサ48から得られるB1(470)画像信号、G1画像信号、R1画像信号を用いて、信号比B1(470)/G1と信号比R1/G1に基づいて酸素飽和度が算出される。この際に用いるAモードテーブルは、第1実施形態のAモードテーブル82aをそのまま用いることができる。そして、B1(470)画像信号、G1画像信号、R1画像信号に酸素飽和度に応じたゲインを乗じて酸素飽和度画像が生成される。
When the special observation mode is executed in the A mode, the sample is irradiated with the first
一方、図24に示すように、特殊観察モードをBモードで実行する場合、検体には第2白色光511と第3白色光512が1フレーム毎に交互に照射される。第1白色光510を照射した場合にB画像信号がほぼ第1狭帯域光510aの反射光によるものであるのと同様に、第2白色光511を照射する場合のB画像信号はほぼ第2狭帯域光511aの反射光によるものであり、第3白色光512を照射する場合のB画像信号はほぼ第3狭帯域光512aの反射光によるものである。したがって、Bモードの1フレーム目には、B1(440)画像信号、G1画像信号、R1画像信号が得られ、2フレーム目にはB2(450)画像信号、G2画像信号、R2画像信号が得られる。そして、酸素飽和度は、信号比B1(440)/B2(450)と、例えば信号比R2/G2に基づき、第1実施形態のBモードテーブル82bを用いて算出することができる。酸素飽和度画像は、例えば2フレーム目のB2(450)画像信号、G2画像信号、R2画像信号に酸素飽和度に応じたゲインを乗じて生成することができる。
On the other hand, as shown in FIG. 24, when the special observation mode is executed in the B mode, the specimen is alternately irradiated with the second white light 511 and the third white light 512 for each frame. The B image signal when the second white light 511 is irradiated is substantially the same as the B image signal when the first
なお、第1〜第5実施形態では、特殊観察モードをBモードで実行する場合に、第2狭帯域光によって得られるB画像信号と第3狭帯域光によって得られるB画像信号との信号比を用いて酸素飽和度を算出しているが、第1狭帯域光によって得られるB画像信号と第3狭帯域光によって得られる信号比に基づいて酸素飽和度を算出しても良い。また、第1狭帯域光によって得られるB画像信号と第2狭帯域光によって得られるB画像信号との信号比に基づいて酸素飽和度を算出しても良い。 In the first to fifth embodiments, when the special observation mode is executed in the B mode, the signal ratio between the B image signal obtained by the second narrowband light and the B image signal obtained by the third narrowband light. Is used to calculate the oxygen saturation, but the oxygen saturation may be calculated based on the signal ratio obtained by the B image signal obtained by the first narrowband light and the third narrowband light. The oxygen saturation may be calculated based on the signal ratio between the B image signal obtained from the first narrowband light and the B image signal obtained from the second narrowband light.
なお、第1〜第5実施形態では、Bモード用第1,第2信号光として、それぞれ440±10nm、450±10nmの狭帯域光を用いているが、これらの各中心波長λB1(440nm),λB2(450nm)は一例に過ぎない。例えば、Bモード用第1信号光は中心波長が445nm(波長帯域は445±10nm)であることが好ましい。 In the first to fifth embodiments, narrowband light of 440 ± 10 nm and 450 ± 10 nm is used as the first and second signal light for B mode, respectively. However, the center wavelengths λ B1 (440 nm) are used. ), Λ B2 (450 nm) is only an example. For example, the first signal light for B mode preferably has a center wavelength of 445 nm (wavelength band is 445 ± 10 nm).
なお、第1〜第5実施形態では、酸素飽和度を算出するために青色波長帯域の狭帯域光を用いているが、緑色波長帯域や赤色波長帯域の狭帯域光を用いても良い。例えば、Bモード用第1信号光及びBモード用第2信号光として、両方とも緑色の波長帯域の狭帯域光を用いても良い。また、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光量の血外を検出できれば、広帯域光を用いても良い。 In the first to fifth embodiments, narrowband light in the blue wavelength band is used to calculate the oxygen saturation, but narrowband light in the green wavelength band and red wavelength band may be used. For example, as the first signal light for B mode and the second signal light for B mode, both narrow band light in the green wavelength band may be used. In addition, broadband light may be used as long as the amount of light absorbed by oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin can be detected.
なお、第1〜第5実施形態では、血液量を反映する信号比(例えば信号比R2/G2)に基づいて酸素飽和度を算出しているが、血液量を加味せず、簡易的な酸素飽和度の値を算出しても良い。 In the first to fifth embodiments, the oxygen saturation is calculated based on the signal ratio reflecting the blood volume (for example, the signal ratio R2 / G2). A saturation value may be calculated.
なお、第1〜第5実施形態では、酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像を生成及び表示しているが、これに加えて、血液量を画像化した血液量画像を生成及び表示しても良い。血液量はR画像信号とG画像信号との信号比(例えば信号比R2/G2)と相関があるので、この信号比に応じて異なる色を割り当てることで、血液量を画像化した血液量画像を作成することができる。 In the first to fifth embodiments, an oxygen saturation image obtained by imaging oxygen saturation is generated and displayed. In addition, a blood volume image obtained by imaging blood volume is generated and displayed. May be. Since the blood volume has a correlation with the signal ratio between the R image signal and the G image signal (for example, the signal ratio R2 / G2), the blood volume image obtained by imaging the blood volume by assigning a different color according to the signal ratio. Can be created.
なお、第1〜第5実施形態では酸素飽和度を算出しているが、これに代えて、あるいはこれに加えて、「血液量(信号比R2/G2)×酸素飽和度(%)」から求まる酸化ヘモグロビンインデックスや、「血液量×(1−酸素飽和度)(%)」から求まる還元ヘモグロビンインデックス等、他の生体機能情報を算出しても良い。 In the first to fifth embodiments, the oxygen saturation is calculated, but instead of or in addition to this, “blood volume (signal ratio R2 / G2) × oxygen saturation (%)”. Other biological function information such as an oxyhemoglobin index obtained or a reduced hemoglobin index obtained from “blood volume × (1−oxygen saturation) (%)” may be calculated.
10,200,250,400,500 内視鏡システム
12 内視鏡
14 光源装置
16 プロセッサ装置
18 モニタ
31 広帯域光源
32,301 回転フィルタ
33 フィルタ制御部
67 制御部
67a ズーム検出部
67b アーチファクト検出部
91,93,96 酸素飽和度画像
92 低酸素領域
10, 200, 250, 400, 500
Claims (17)
各前記信号光LA1,LA2,LB1,LB2の各反射光で前記検体を撮像して、画像信号を出力するイメージセンサと、
前記光源装置の発光パターンが前記A発光パターンの場合には、前記信号光LA1と前記信号光LA2の反射光で得られた同一の画素の各画像信号の比に基づいて前記画素毎に酸素飽和度を算出し、前記光源装置の発光パターンが前記B発光パターンの場合には、前記信号光LB1と前記信号光LB2の反射光で得られた同一の画素の各画像信号の比に基づいて前記画素毎に酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部と、
前記光源装置の発光パターンを前記A発光パターンと前記B発光パターンとで切り替える制御部と、
を備える内視鏡システム。 And A light-emitting pattern of irradiation center wavelength lambda A1 of the signal light L A2 of the signal light L A1 and the center wavelength lambda A2 to sample each signal light L B2 of the signal light L B1 and the center wavelength lambda B2 of the central wavelength lambda B1 Each of the central wavelengths λ A1 , λ A2 , λ B1 , and λ B2 can emit signal light with the B light emission pattern that irradiates the specimen, and | λ A1 −λ A2 |> | λ B1 −λ B2 | A light source device satisfying
An image sensor that images the specimen with each reflected light of the signal lights L A1 , L A2 , L B1 , and L B2 and outputs an image signal;
When the light emission pattern of the light source device is the A light emission pattern, for each pixel based on the ratio of each image signal of the same pixel obtained by the reflected light of the signal light L A1 and the signal light L A2 When oxygen saturation is calculated and the light emission pattern of the light source device is the B light emission pattern, the ratio of the image signals of the same pixel obtained by the reflected light of the signal light L B1 and the signal light L B2 An oxygen saturation calculator for calculating oxygen saturation for each pixel based on
A controller that switches a light emission pattern of the light source device between the A light emission pattern and the B light emission pattern;
An endoscope system comprising:
前記酸素飽和度算出部は、前記光源装置の発光パターンが前記A発光パターンの場合には前記Aモードテーブルを用いて酸素飽和度を算出し、前記光源装置の発光パターンが前記B発光パターンの場合には前記Bモードテーブルを用いて酸素飽和度を算出する請求項1記載の内視鏡システム。 An A mode table representing the correlation between the ratio of each image signal obtained by the reflected light of the signal light L A1 and the reflected light of the signal light L A2 and oxygen saturation, the signal light L B1 and the signal light L B2 A correlation storage unit that stores a ratio of each image signal obtained by the reflected light of B and a B-mode table representing a correlation between oxygen saturation levels,
When the light emission pattern of the light source device is the A light emission pattern, the oxygen saturation calculation unit calculates the oxygen saturation using the A mode table, and when the light emission pattern of the light source device is the B light emission pattern The endoscope system according to claim 1, wherein oxygen saturation is calculated using the B-mode table.
前記ズームレンズの動作を監視するズーム検出部と、を備え、
前記制御部は、前記ズーム検出部による検出結果に応じて前記A発光モードと前記B発光モードを切り替える請求項1または2に記載の内視鏡システム。 A zoom lens for enlarging or reducing the image of the specimen formed on the image sensor;
A zoom detection unit for monitoring the operation of the zoom lens,
The endoscope system according to claim 1, wherein the control unit switches between the A light emission mode and the B light emission mode according to a detection result by the zoom detection unit.
前記制御部は、前記アーチファクト検出部が前記アーチファクトを検出しない場合に前記光源装置の発光モードを前記A発光モードにし、前記アーチファクト検出部が前記アーチファクトを検出した場合に前記光源装置の発光モードを前記B発光モードにする請求項1または2に記載の内視鏡システム。 An artifact detection unit that detects an artifact that is an error in the oxygen saturation regardless of the nature of the specimen;
The control unit sets the light emission mode of the light source device to the A light emission mode when the artifact detection unit does not detect the artifact, and sets the light emission mode of the light source device when the artifact detection unit detects the artifact. The endoscope system according to claim 1 or 2, wherein the B light emission mode is set.
前記制御部は、前記発光モード切替操作部の操作に基づいて、前記光源装置の発光モードを前記A発光モードと前記B発光モードとで切り替える請求項1または2に記載の内視鏡システム。 A light emission mode switching operation section for manually switching the light emission mode of the light source device;
The endoscope system according to claim 1, wherein the control unit switches a light emission mode of the light source device between the A light emission mode and the B light emission mode based on an operation of the light emission mode switching operation unit.
前記制御部は、前記測距センサによって測定された前記先端部と前記検体との距離に応じて前記光源装置の発光モードを前記A発光モードと前記B発光モードとで切り替える請求項1または2に記載の内視鏡システム。 A distance measuring sensor that measures the distance between the distal end of the endoscope on which the image sensor is mounted and the sample;
The said control part switches the light emission mode of the said light source device with the said A light emission mode and the said B light emission mode according to the distance of the said front-end | tip part measured by the said ranging sensor and the said sample. The endoscope system described.
各前記信号光LA1,LA2,LB1,LB2の各反射光で前記検体を撮像して、画像信号を出力するイメージセンサと、
前記A発光パターンの場合には、前記イメージセンサの画素毎に前記信号光LA1と前記信号光LA2の反射光で得られた各画像信号の比に基づいて酸素飽和度を算出し、前記B発光パターンの場合には、前記イメージセンサの画素毎に前記信号光LB1と前記信号光LB2の反射光で得られた各画像信号の比に基づいて酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部と、
前記光源装置の発光パターンを前記A発光パターンと前記B発光パターンとで切り替える制御部と、
を備える内視鏡システム。 The signal light L A1 having a wavelength band W A1, and A light-emitting pattern which irradiates the signal light L A2 to sample each having a wavelength band W A2, the signal light L B1 having a wavelength band W B1, the wavelength band W B2 The signal light can be emitted by the B light emission pattern for irradiating the specimen with the signal light L B2 having the above, and the absorption coefficient of hemoglobin is integrated in each of the wavelength bands W A1 , W A2 , W B1 , and W B2 . When the values are S A1 , S A2 , S B1 , and S B2 , each of the wavelength bands WA 1 , WA 2 , W B1 , and W B2 is | S A1 −S A2 | >> | S B1 −S B2 | A light source device that is defined to satisfy,
An image sensor that images the specimen with each reflected light of the signal lights L A1 , L A2 , L B1 , and L B2 and outputs an image signal;
In the case of the A emission pattern, oxygen saturation is calculated based on the ratio of each image signal obtained by the reflected light of the signal light L A1 and the signal light L A2 for each pixel of the image sensor, In the case of the B emission pattern, the oxygen saturation is calculated for each pixel of the image sensor based on the ratio of each image signal obtained by the reflected light of the signal light L B1 and the signal light L B2. A calculation unit;
A controller that switches a light emission pattern of the light source device between the A light emission pattern and the B light emission pattern;
An endoscope system comprising:
前記光源装置の発光パターンを前記A発光パターンから前記B発光パターンに切り替える第1発光パターン切替ステップを備える内視鏡システムの作動方法。 B illumination pattern emitted and A emitting pattern which emits signal light L A2 of the signal having a center wavelength lambda A1 light L A1 and the center wavelength lambda A2, the signal light L B2 of the signal light L B1 and the center wavelength lambda B2 of the central wavelength lambda B1 And a light source device that satisfies | λ A1 −λ A2 |> | λ B1 −λ B2 | with respect to each of the center wavelengths λ A1 , λ A2 , λ B1 , and λ B2 , and each of the signals When the specimen is imaged with each reflected light of light L A1 , L A2 , L B1 , L B2 and an image signal is output, and the light emission pattern of the light source device is the A light emission pattern, The oxygen saturation is calculated for each pixel based on the ratio of the image signals of the same pixel obtained by the reflected light of the signal light L A1 and the signal light L A2 , and the light emission pattern of the light source device is the B light emission pattern. In the case of An endoscope comprising an oxygen saturation calculating unit for calculating oxygen saturation for each of the pixels based on the ratio of the image signals of the same pixel obtained by the reflected light of the light L B1 and the signal light L B2, the In the method of operating the system,
An operating method of an endoscope system comprising a first light emission pattern switching step of switching a light emission pattern of the light source device from the A light emission pattern to the B light emission pattern.
前記光源装置の発光パターンが前記A発光パターンの場合には、前記信号光LA1と前記信号光LA2の反射光で得られた同一の画素の各画像信号の比に基づいて前記画素毎に酸素飽和度を算出し、前記光源装置の発光パターンが前記B発光パターンの場合には、前記信号光LB1と前記信号光LB2の反射光で得られた同一の画素の各画像信号の比に基づいて前記画素毎に酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部を備えるプロセッサ装置。 B illumination pattern emitted and A emitting pattern which emits signal light L A2 of the signal having a center wavelength lambda A1 light L A1 and the center wavelength lambda A2, the signal light L B2 of the signal light L B1 and the center wavelength lambda B2 of the central wavelength lambda B1 And a light source device that satisfies | λ A1 −λ A2 |> | λ B1 −λ B2 | with respect to each of the center wavelengths λ A1 , λ A2 , λ B1 , and λ B2 , and each of the signals In a processor apparatus of an endoscope system, comprising: an image sensor that images the specimen with each reflected light of light L A1 , L A2 , L B1 , and L B2 and outputs an image signal;
When the light emission pattern of the light source device is the A light emission pattern, for each pixel based on the ratio of each image signal of the same pixel obtained by the reflected light of the signal light L A1 and the signal light L A2 When oxygen saturation is calculated and the light emission pattern of the light source device is the B light emission pattern, the ratio of the image signals of the same pixel obtained by the reflected light of the signal light L B1 and the signal light L B2 A processor device comprising an oxygen saturation calculation unit for calculating oxygen saturation for each pixel based on the above.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013188792A JP6099529B2 (en) | 2013-09-11 | 2013-09-11 | Endoscope system, processor device, light source device, and operation method |
| PCT/JP2014/069655 WO2015037344A1 (en) | 2013-09-11 | 2014-07-25 | Endoscopic system, processor device, light source device, and operation method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013188792A JP6099529B2 (en) | 2013-09-11 | 2013-09-11 | Endoscope system, processor device, light source device, and operation method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2015054062A true JP2015054062A (en) | 2015-03-23 |
| JP6099529B2 JP6099529B2 (en) | 2017-03-22 |
Family
ID=52665466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013188792A Active JP6099529B2 (en) | 2013-09-11 | 2013-09-11 | Endoscope system, processor device, light source device, and operation method |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6099529B2 (en) |
| WO (1) | WO2015037344A1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016158276A1 (en) * | 2015-04-02 | 2016-10-06 | 富士フイルム株式会社 | Processor device and method for operating same, and endoscopic system and method for operating same |
| JP2018000975A (en) * | 2015-09-24 | 2018-01-11 | Hoya株式会社 | Analyzer |
| EP3369361A4 (en) * | 2015-10-30 | 2018-12-19 | Fujifilm Corporation | Endoscope system, processor device, and method of operating endoscope system |
| WO2019059059A1 (en) * | 2017-09-22 | 2019-03-28 | 富士フイルム株式会社 | Medical image processing system, endoscope system, diagnostic support device, and medical task support device |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0380834A (en) * | 1989-05-09 | 1991-04-05 | Olympus Optical Co Ltd | Endoscope device |
| JPH06315477A (en) * | 1994-05-06 | 1994-11-15 | Olympus Optical Co Ltd | Living body filming apparatus and blood information arithmetic processing circuit |
| JP2012066065A (en) * | 2010-08-24 | 2012-04-05 | Fujifilm Corp | Electronic endoscope system and method for obtaining vascular information |
-
2013
- 2013-09-11 JP JP2013188792A patent/JP6099529B2/en active Active
-
2014
- 2014-07-25 WO PCT/JP2014/069655 patent/WO2015037344A1/en not_active Ceased
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0380834A (en) * | 1989-05-09 | 1991-04-05 | Olympus Optical Co Ltd | Endoscope device |
| JPH06315477A (en) * | 1994-05-06 | 1994-11-15 | Olympus Optical Co Ltd | Living body filming apparatus and blood information arithmetic processing circuit |
| JP2012066065A (en) * | 2010-08-24 | 2012-04-05 | Fujifilm Corp | Electronic endoscope system and method for obtaining vascular information |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016158276A1 (en) * | 2015-04-02 | 2016-10-06 | 富士フイルム株式会社 | Processor device and method for operating same, and endoscopic system and method for operating same |
| JPWO2016158276A1 (en) * | 2015-04-02 | 2018-01-25 | 富士フイルム株式会社 | Processor device and endoscope system |
| US10264955B2 (en) | 2015-04-02 | 2019-04-23 | Fujifilm Corporation | Processor device and method for operating same, and endoscopic system and method for operating same |
| JP2018000975A (en) * | 2015-09-24 | 2018-01-11 | Hoya株式会社 | Analyzer |
| EP3369361A4 (en) * | 2015-10-30 | 2018-12-19 | Fujifilm Corporation | Endoscope system, processor device, and method of operating endoscope system |
| US11330962B2 (en) | 2015-10-30 | 2022-05-17 | Fujifilm Corporation | Endoscope system, processor device, and method of operating endoscope system |
| WO2019059059A1 (en) * | 2017-09-22 | 2019-03-28 | 富士フイルム株式会社 | Medical image processing system, endoscope system, diagnostic support device, and medical task support device |
| CN111107778A (en) * | 2017-09-22 | 2020-05-05 | 富士胶片株式会社 | Medical image processing system, endoscope system, diagnosis support device, and medical service support device |
| EP3685731A4 (en) * | 2017-09-22 | 2020-10-07 | FUJIFILM Corporation | MEDICAL IMAGE PROCESSING SYSTEM, ENDOSCOPE SYSTEM, DEVICE FOR DIAGNOSTIC ASSISTANCE, AND DEVICE FOR ASSISTING MEDICAL TASKS |
| JPWO2019059059A1 (en) * | 2017-09-22 | 2020-10-22 | 富士フイルム株式会社 | Medical image processing system, endoscopy system, diagnostic support device, and medical business support device |
| US11439297B2 (en) | 2017-09-22 | 2022-09-13 | Fujifilm Corporation | Medical image processing system, endoscope system, diagnosis support apparatus, and medical service support apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6099529B2 (en) | 2017-03-22 |
| WO2015037344A1 (en) | 2015-03-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6010571B2 (en) | Endoscope system, processor device for endoscope system, operation method of endoscope system, operation method of processor device for endoscope system | |
| US9629555B2 (en) | Endoscope system, endoscope system processor device, operation method for endoscope system, and operation method for endoscope system processor device | |
| JP5303012B2 (en) | Endoscope system, processor device for endoscope system, and method for operating endoscope system | |
| JP6039639B2 (en) | Endoscope system, processor device for endoscope system, method for operating endoscope system, and method for operating processor device for endoscope system | |
| EP2904956B1 (en) | Endoscope system, processor device for endoscope system, operation method for endoscope system, and operation method for processor device | |
| EP2896363B1 (en) | Processing of endoscopic oxygen saturation data | |
| JP5887367B2 (en) | Processor device, endoscope system, and operation method of endoscope system | |
| JP6866531B2 (en) | Medical image processing system and endoscopic system | |
| WO2015045703A1 (en) | Endoscope system, processor device, operation method, and distance measurement device | |
| JP6085648B2 (en) | Endoscope light source device and endoscope system | |
| US10285631B2 (en) | Light source device for endoscope and endoscope system | |
| JP6129686B2 (en) | Endoscope system, processor device, operation method, and table creation method | |
| JP6099529B2 (en) | Endoscope system, processor device, light source device, and operation method | |
| JP6099518B2 (en) | Endoscope system and method of operation | |
| WO2014156604A1 (en) | Endoscope system, operational method therefor and processor device | |
| JP5990141B2 (en) | ENDOSCOPE SYSTEM, PROCESSOR DEVICE, AND OPERATION METHOD | |
| JP6276149B2 (en) | Endoscope system and operating method thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20151016 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160803 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160930 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170215 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170221 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6099529 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |